JP2012059997A - Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板上に薄膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing apparatus including a step of forming a thin film on a substrate.
半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、基板を収容した処理容器内に原料ガスを供給し排気管より排気する工程と、処理容器内に原料ガスとは異なる反応ガスを供給し排気管より排気する工程と、を1サイクルとして、このサイクルを1回以上行うことで、基板上に所定膜厚の薄膜を形成する基板処理工程が実施されることがある。 As a process of manufacturing a semiconductor device (device), a source gas is supplied into a processing vessel containing a substrate and exhausted from an exhaust pipe, and a reactive gas different from the source gas is supplied into the processing vessel and an exhaust pipe. A substrate processing step of forming a thin film with a predetermined film thickness on the substrate may be performed by performing this cycle one or more times with the step of exhausting as one cycle.
しかしながら、上述の基板処理工程を実施すると、基板に供給される原料ガスの量が不足して成膜速度が低下してしまうことがあった。また、基板に供給される原料ガスの量が不均一となり、基板上に形成される薄膜の膜厚均一性が低下してしまうことがあった。 However, when the above-described substrate processing step is performed, the amount of source gas supplied to the substrate may be insufficient and the film formation rate may be reduced. In addition, the amount of source gas supplied to the substrate becomes non-uniform, and the film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate may be reduced.
本発明の目的は、基板に対する原料ガスの供給を促し、基板上に形成される薄膜の成膜速度や膜厚均一性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device and a substrate processing apparatus capable of promoting the supply of a source gas to the substrate and improving the film forming speed and film thickness uniformity of a thin film formed on the substrate. There is.
本発明の一態様によれば、
基板を収容した処理容器内に原料ガスを供給し排気管より排気する工程と、
前記処理容器内に前記原料ガスとは異なる反応ガスを供給し前記排気管より排気する工程と、
を1サイクルとして、このサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する直前に、前記排気管に設けられたバルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞する
半導体装置の製造方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
Supplying a source gas into a processing container containing a substrate and exhausting it from an exhaust pipe;
Supplying a reaction gas different from the source gas into the processing vessel and exhausting the exhaust gas from the exhaust pipe;
1 cycle, and performing this cycle one or more times to form a thin film with a predetermined thickness on the substrate,
In the step of supplying the source gas, a method of manufacturing a semiconductor device is provided in which the valve provided in the exhaust pipe is temporarily fully closed to temporarily close the exhaust pipe immediately before the source gas is supplied. Is done.
本発明の他の態様によれば、
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理容器内に前記原料ガスとは異なる反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気管と、
前記排気管に設けられたバルブと、
前記排気管に接続された排気装置と、
基板を収容した前記処理容器内に前記原料ガスを供給し前記排気管より排気する処理と、前記処理容器内に前記反応ガスを供給し前記排気管より排気する処理と、を1サイクルとして、このサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成する処理を行うと共に、前記処理容器内に前記原料ガスを供給する直前に、前記バルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞するように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記バルブおよび前記排気装置を制御する制御部と、を有する
半導体装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A processing container for accommodating and processing the substrate;
A raw material gas supply system for supplying a raw material gas into the processing vessel;
A reaction gas supply system for supplying a reaction gas different from the source gas into the processing vessel;
An exhaust pipe for exhausting the inside of the processing vessel;
A valve provided in the exhaust pipe;
An exhaust device connected to the exhaust pipe;
The process of supplying the raw material gas into the processing container containing the substrate and exhausting it from the exhaust pipe, and the process of supplying the reaction gas into the processing container and exhausting from the exhaust pipe are defined as one cycle. By performing the cycle one or more times, a process for forming a thin film with a predetermined thickness on the substrate is performed, and the valve is temporarily fully closed immediately before supplying the source gas into the processing container. A method of manufacturing a semiconductor device is provided that includes a control unit that controls the source gas supply system, the reaction gas supply system, the valve, and the exhaust device so as to temporarily close the exhaust pipe.
本発明に係る半導体装置の製造方法及び基板処理装置によれば、基板に対する原料ガスの供給を促し、基板上に形成される薄膜の成膜速度や膜厚均一性を向上させることが可能となる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device and the substrate processing apparatus according to the present invention, it is possible to promote the supply of the source gas to the substrate and to improve the film formation rate and the film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate. .
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1)基板処理装置の構成
図1は、本実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉202部分を縦断面で示しており、図2は本実施の形態で好適に用いられる縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉202部分を図1のA−A線断面図で示している。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus suitably used in the present embodiment, and shows a
図1に示されているように、処理炉202は加熱手段(加熱機構)としてのヒータ207を有する。ヒータ207は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられている。なお、ヒータ207は、後述するようにガスを熱で活性化させる活性化機構としても機能する。
As shown in FIG. 1, the
ヒータ207の内側には、ヒータ207と同心円状に反応容器(処理容器)を構成する反応管203が配設されている。反応管203は、例えば石英(SiO2)または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管203の筒中空部には処理室201が形成されており、基板としてのウエハ200を後述するボート217によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
Inside the
処理室201内における反応管203の下部には、第1ノズル249a、第2ノズル249b、第3ノズル249c、第4ノズル249dが反応管203を貫通するように設けられている。第1ノズル249a、第2ノズル249b、第3ノズル249c、第4ノズル249dには、第1ガス供給管232a、第2ガス供給管232b、第3ガス供給管232c、第4ガス供給管232dが、それぞれ接続されている。このように、反応管203には4本のノズル249a、249b、249c、249dと、4本のガス供給管232a、232b、232c、232dが設けられており、処理室201内へ複数種類、こ
こでは4種類のガスを供給することができるように構成されている。
A
第1ガス供給管232aには上流方向から順に流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241a、及び開閉弁であるバルブ243aが設けられている。また、第1ガス供給管232aのバルブ243aよりも下流側には、第1不活性ガス供給管232eが接続されている。この第1不活性ガス供給管232eには、上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ241e、及び開閉弁であるバルブ243eが設けられている。また、第1ガス供給管232aの先端部には、上述の第1ノズル249aが接続されている。第1ノズル249aは、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第1ノズル249aはL字型のロングノズルとして構成されている。第1ノズル249aの側面にはガスを供給するガス供給孔250aが設けられている。ガス供給孔250aは反応管203の中心を向くように開口している。このガス供給孔250aは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。主に、第1ガス供給管232a、マスフローコントローラ241a、バルブ243a、第1ノズル249aにより第1ガス供給系が構成される。また、主に、第1不活性ガス供給管232e、マスフローコントローラ241e、バルブ243eにより、第1不活性ガス供給系が構成される。
The first
第2ガス供給管232bには上流方向から順に流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241b、及び開閉弁であるバルブ243bが設けられている。また、第2ガス供給管232bのバルブ243bよりも下流側には、第2不活性ガス供給管232fが接続されている。この第2不活性ガス供給管232fには、上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ241f、及び開閉弁であるバルブ243fが設けられている。また、第2ガス供給管232bの先端部には、上述の第2ノズル249bが接続されている。第2ノズル249bは、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第2ノズル249bはL字型のロングノズルとして構成されている。第2ノズル249bの側面にはガスを供給するガス供給孔250bが設けられている。ガス供給孔250bは反応管203の中心を向くように開口している。このガス供給孔250bは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。主に、第2ガス供給管232b、マスフローコントローラ241b、バルブ243b、第2ノズル249bにより第2ガス供給系が構成される。また、主に、第2不活性ガス供給管232f、マスフローコントローラ241f、バルブ243fにより第2不活性ガス供給系が構成される。
The second
第3ガス供給管232cには上流方向から順に流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241c、及び開閉弁であるバルブ243cが設けられている。また、第3ガス供給管232cのバルブ243cよりも下流側には、第3不活性ガス供給管232gが接続されている。この第3不活性ガス供給管232gには、上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ241g、及び開閉弁であるバルブ243gが設けられている。また、第3ガス供給管232cの先端部には、上述の第3ノズル249cが接続されている。第3ノズル249cは、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第3ノズル249cはL字型のロングノズルとして構成されている。第3ノズル249cの側面にはガスを供給するガス供給孔250cが設けられている。ガス供給孔250cは反応管203の中心を向くように開口している。このガス供給孔250cは、反応管203の
下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。主に、第3ガス供給管232c、マスフローコントローラ241c、バルブ243c、第3ノズル249cにより第3ガス供給系が構成される。また、主に、第3不活性ガス供給管232g、マスフローコントローラ241g、バルブ243gにより第3不活性ガス供給系が構成される。
The third
第4ガス供給管232dには上流方向から順に流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241d、及び開閉弁であるバルブ243dが設けられている。また、第4ガス供給管232dのバルブ243dよりも下流側には、第4不活性ガス供給管232hが接続されている。この第4不活性ガス供給管232hには、上流方向から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ241h、及び開閉弁であるバルブ243hが設けられている。また、第4ガス供給管232dの先端部には、上述の第4ノズル249dが接続されている。第4ノズル249dは、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。第4ノズル249dはL字型のロングノズルとして構成されている。第4ノズル249dの側面にはガスを供給するガス供給孔250dが設けられている。ガス供給孔250dは反応管203の中心を向くように開口している。このガス供給孔250dは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。主に、第4ガス供給管232d、マスフローコントローラ241d、バルブ243d、第4ノズル249dにより第4ガス供給系が構成される。また、主に、第4不活性ガス供給管232h、マスフローコントローラ241h、バルブ243hにより第4不活性ガス供給系が構成される。
The fourth
このように、本実施形態におけるガス供給の方法は、反応管203の内壁と、積載された複数枚のウエハ200の端部とで定義される円弧状の縦長の空間に対して、反応管203の下側或いは上側の一端側より直接ガスを供給して、下側から上側、或いは上側から下側へ流し、反応管203内に積載された各ウエハ200と、このように流したガスとを反応させる方法とは大きな違いがある。そのような構成とした場合、ガスの供給部に近い部位においては、ガスの量が比較的多くなり(ガス濃度が比較的高くなり)、その部位に位置するウエハ200に形成される薄膜の膜厚が厚くなる。一方、ガスの供給部から離れた部位においては、ウエハ200に到達できるガスの量が少なくなるため(ガス濃度が比較的低くなるため)、その部位に位置するウエハ200に形成される薄膜の膜厚が薄くなる。従って、反応管203内に積載されたウエハ200の上下間で、生成される薄膜の膜厚に差異ができ、縦型のバッチ式装置としては好ましくない。
As described above, the gas supply method according to the present embodiment is such that the
一方、本実施形態におけるガス供給の方法は、上述の円弧状の空間内に配置したノズル249a、249b、249c、249dを経由してガスを搬送し、ノズル249a、249b、249c、249dにそれぞれ開口されたガス供給孔250a、250b、250c、250dからウエハ200の近傍で初めて反応管203内にガスを噴出させており、反応管203内におけるガスの主たる流れをウエハ200の表面と平行な方向、すなわち水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ200に均一にガスを供給でき、各ウエハ200に形成される薄膜の膜厚を均一にできる効果がある。尚、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管231の方向に向かって流れるが、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
On the other hand, the gas supply method according to the present embodiment conveys gas via the
第1ガス供給管232aからは、原料ガスとして、例えばシリコン(Si)を含むガス(シリコン含有ガス)が、マスフローコントローラ241a、バルブ243a、第1ノズル249aを介して処理室201内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えばヘ
キサクロロジシラン(Si2Cl6、略称:HCD)ガスを用いることができる。
From the first
第2ガス供給管232bからは、反応ガスとして、例えば窒素(N)を含むガス(窒素含有ガス)が、マスフローコントローラ241b、バルブ243b、第2ノズル249bを介して処理室201内に供給される。窒素含有ガスとしては、例えばアンモニア(NH3)ガスを用いることができる。
From the second
第3ガス供給管232cからは、反応ガスとして、例えば水素(H)を含むガス(水素含有ガス)が、マスフローコントローラ241c、バルブ243c、第3ノズル249cを介して処理室201内に供給される。水素含有ガスとしては、例えば水素(H2)ガスを用いることができる。
From the third
第4ガス供給管232dからは、反応ガスとして、例えば酸素(O)を含むガス(酸素含有ガス)が、マスフローコントローラ241d、バルブ243d、第4ノズル249dを介して処理室201内に供給される。酸素含有ガスとしては、例えば酸素(O2)ガスを用いることができる。
From the fourth
不活性ガス供給管232e、232f、232g、232hからは、不活性ガスとして、例えば窒素(N2)ガスが、それぞれマスフローコントローラ241e、241f、241g、241h、バルブ243e、243f、243g、243h、ガス供給管232a、232b、232c、232d、ノズル249a、249b、249c、249dを介して処理室201内に供給される。
From the inert
なお、例えば各ガス供給管から上述のようなガスをそれぞれ流す場合、第1ガス供給系により原料ガス供給系、すなわちシリコン含有ガス供給系(シラン系ガス供給系)が構成される。また、第2ガス供給系により窒素含有ガス供給系が構成され、第3ガス供給系により水素含有ガス供給系が構成され、第4ガス供給系により酸素含有ガス供給系が構成される。そして、第2ガス供給系、第3ガス供給系及び第4ガス供給系により、反応ガス供給系が構成される。 Note that, for example, when the above-described gases are supplied from the respective gas supply pipes, the first gas supply system constitutes a source gas supply system, that is, a silicon-containing gas supply system (silane-based gas supply system). The second gas supply system constitutes a nitrogen-containing gas supply system, the third gas supply system constitutes a hydrogen-containing gas supply system, and the fourth gas supply system constitutes an oxygen-containing gas supply system. A reactive gas supply system is configured by the second gas supply system, the third gas supply system, and the fourth gas supply system.
反応管203には、処理室201内の雰囲気を排気する排気管231が設けられている。図2に示すように、横断面視において、排気管231は、反応管203の第1ノズル249aのガス供給孔250a、第2ノズル249bのガス供給孔250b、第3ノズル249cのガス供給孔250c、および、第4ノズル249dのガス供給孔250dが設けられる側と対向する側、すなわちウエハ200を挟んでガス供給孔250a,250b,250c,250dとは反対側に設けられている。また、図1に示すように縦断面視において、排気管231は、ガス供給孔250a,250b,250c,250dが設けられる箇所よりも下方に設けられている。この構成により、ガス供給孔250a,250b,250c,250dから処理室201内のウエハ200の近傍に供給されたガスは、水平方向、すなわちウエハ200の表面と平行な方向に向かって流れた後、下方に向かって流れ、排気管231より排気されることとなる。処理室201内におけるガスの主たる流れが水平方向へ向かう流れとなるのは上述の通りである。
The
排気管231には、上流側から、処理室201内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサ245、バルブとしてのAPC(Auto Pressure
Controller)バルブ244、及び真空排気装置としての真空ポンプ246が設けられている。なお、APCバルブ244は、弁を開閉して処理室201内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁(圧力調整器)である。主に、排気管231、APCバルブ244、真空ポンプ246、圧力センサ245により排気系が構成される。排気系は、処理室201内の圧力が所定の圧力(真
空度)となるように、処理室201内を真空排気し得るように構成されている。
From the upstream side, the
A controller)
反応管203の下方には、反応管203の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は反応管203の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ219は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には反応管203の下端と当接するシール部材としてのOリング220が設けられている。シールキャップ219の処理室201と反対側には、ボートを回転させる回転機構267が設置されている。回転機構267の回転軸255はシールキャップ219を貫通して、後述するボート217に接続されており、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。シールキャップ219は反応管203の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート217を処理室201内に対し搬入搬出することが可能となっている。
Below the
基板支持具としてのボート217は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ200を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に支持するように構成されている。なおボート217の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる断熱部材218が設けられており、ヒータ207からの熱がシールキャップ219側に伝わりにくくなるよう構成されている。なお、断熱部材218は、石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる複数枚の断熱板と、これらを水平姿勢で多段に支持する断熱板ホルダとにより構成してもよい。
The
反応管203内には温度検出器としての温度センサ263が設置されており、温度センサ263により検出された温度情報に基づきヒータ207への通電具合を調整することで、処理室201内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ263は、ノズル249a、249b、249c、249dと同様にL字型に構成されており、反応管203の内壁に沿って設けられている。
A
制御部(制御手段)であるコントローラ121は、マスフローコントローラ241a、241b、241c、241d、241e、241f、241g、241h、バルブ243a、243b、243c、243d、243e、243f、243g、243h、圧力センサ245、APCバルブ244、真空ポンプ246、ヒータ207、温度センサ263、回転機構267、ボートエレベータ115等に接続されている。コントローラ121により、マスフローコントローラ241a、241b、241c、241d、241e、241f、241g、241hによる各種ガスの流量調整動作、バルブ243a、243b、243c、243d、243e、243f、243g、243hの開閉動作、APCバルブ244の開閉及び圧力センサ245に基づく圧力調整動作、温度センサ263に基づくヒータ207の温度調整動作、真空ポンプ246の起動・停止、回転機構267の回転速度調節動作、ボートエレベータ115の昇降動作等の制御が行われる。
The
(2)基板処理工程
次に、上述の基板処理装置の処理炉を用いて半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、基板上に絶縁膜を成膜する2つのシーケンス例(第1シーケンス、第2シーケンス)について説明する。尚、以下の説明において、基板処理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。
(2) Substrate Processing Step Next, two sequence examples (first sequence) in which an insulating film is formed on a substrate as one step of a semiconductor device (device) manufacturing process using the processing furnace of the substrate processing apparatus described above. , The second sequence) will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the
(第1シーケンス)
まず、本実施形態の第1シーケンスについて図3(a)を用いて説明する。図3(a)は、本実施形態の第1シーケンスに係るAPCバルブ244の開閉タイミング及びガス供
給のタイミングを示す模式図である。
(First sequence)
First, the first sequence of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a schematic diagram showing the opening / closing timing and gas supply timing of the
本実施形態の第1シーケンスでは、ウエハ200を収容した処理容器内に原料ガスとしてHCDガスを供給し排気管231より排気する工程と、処理容器内に原料ガスとは異なる反応ガスとしてNH3ガスを供給し排気管231より排気する工程と、処理容器内に原料ガスとは異なる反応ガスとしてO2ガスを供給し排気管231より排気する工程と、を1サイクルとしてこのサイクルを1回以上行うことで、ウエハ200上に所定膜厚のシリコン酸窒化膜(SiON膜)を形成する。
In the first sequence of the present embodiment, a process of supplying HCD gas as a raw material gas into the processing container containing the
なお、HCDガスを供給する工程は、CVD反応が生じる条件下で行い、ウエハ200上に1原子層未満から数原子層程度のシリコンを含む第1の層を形成する。また、HCDガスを供給する工程では、HCDガスを供給する直前に、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして排気管231を一時的に閉塞する。係る動作については詳しく後述する。
Note that the step of supplying the HCD gas is performed under a condition where a CVD reaction occurs, and a first layer containing silicon of less than one atomic layer to several atomic layers is formed on the
また、NH3ガスを供給する工程では、NH3ガスを熱で活性化させて供給することで、第1の層の少なくとも一部とNH3ガスとを反応させて第1の層を改質し、シリコンおよび窒素を含む第2の層を形成する。例えば、第1の層を形成する工程で数原子層のシリコンを含む第1の層を形成した場合は、その表面層の一部とNH3ガスとを反応させてもよいし、その表面層全体とNH3ガスとを反応させてもよい。また、数原子層の第1の層の表面層から下の数層とNH3ガスとを反応させてもよい。NH3ガスは、プラズマで活性化させて供給するよりも熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、改質をソフトに行うことができる。よって、本実施形態では、NH3ガスを熱で活性化させて供給するようにしている。 Further, in the process of supplying NH 3 gas, NH 3 gas by supplying by thermally activated, reforming the first layer by reacting at least a portion and NH 3 gas in the first layer Then, a second layer containing silicon and nitrogen is formed. For example, when the first layer containing several atomic layers of silicon is formed in the step of forming the first layer, a part of the surface layer may react with NH 3 gas, or the surface layer The whole may react with NH 3 gas. Further, NH 3 gas may be reacted with several layers below the surface layer of the first layer of several atomic layers. When NH 3 gas is supplied by being activated by heat rather than being activated by plasma, the soft reaction can be caused and the modification can be performed softly. Therefore, in this embodiment, the NH 3 gas is activated by heat and supplied.
また、O2ガスを供給する工程では、O2ガスを熱で活性化させて供給することで、第2の層の少なくとも一部とO2ガスとを反応させて第2の層を改質し、シリコン、窒素および酸素を含む第3の層を形成する。例えば、第2の層を形成する工程で数原子層の第2の層を形成した場合は、その表面層の一部とO2ガスとを反応させてもよいし、その表面層全体とO2ガスとを反応させてもよい。また、数原子層の第2の層の表面層から下の数層とO2ガスとを反応させてもよい。O2ガスは、プラズマで活性化させて供給するよりも熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、改質をソフトに行うことができる。よって、本実施形態では、O2ガスを熱で活性化させて供給するようにしている。 Furthermore, O in the step of supplying 2 gas, O 2 gas by supplying by thermally activated, modify the second layer by reacting at least a portion, and O 2 gas in the second layer Then, a third layer containing silicon, nitrogen and oxygen is formed. For example, when the second layer of several atomic layers is formed in the step of forming the second layer, a part of the surface layer may react with O 2 gas, or the entire surface layer and O 2 gas may be reacted. Two gases may be reacted. Alternatively, several layers below the surface layer of the second layer of several atomic layers may react with O 2 gas. The O 2 gas can cause a soft reaction and be softly reformed when supplied by being activated by heat rather than being activated by plasma. Therefore, in the present embodiment, the O 2 gas is activated by heat and supplied.
以下、本実施形態の第1シーケンスを具体的に説明する。なお、ここでは、原料ガスとしてシリコン含有ガスであるHCDガスを、反応ガスとしてNH3ガス及びO2ガスを用い、図3(a)のシーケンスにより、ウエハ200上にシリコン酸窒化膜(SiON膜)を形成する例について説明する。
Hereinafter, the first sequence of the present embodiment will be specifically described. Here, a silicon oxynitride film (SiON film) is formed on the
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図1に示されているように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219はOリング220を介して反応管203の下端をシールした状態となる。
When a plurality of
処理室201内が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ246によって真空排気される。この際、処理室201内の圧力は、圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される(圧力調整)。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際
、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される(温度調整)。続いて、回転機構267により、ボート217が回転されることで、ウエハ200が回転される(ウエハ回転)。その後、後述する3つのステップを順次実行する。
The
[ステップ1]
まず、処理容器内にHCDガスを供給する直前に、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして、排気管231を一時的に閉塞する。APCバルブ244をフルクローズしている間、排気管231を介した処理容器内に対する排気は継続して行う。すなわち、APCバルブ244をフルクローズとすることで処理室201内の排気は停止状態となるが、真空ポンプ246を作動させた状態を維持し、排気管231内の排気は継続して行う。
[Step 1]
First, immediately before supplying the HCD gas into the processing container, the
処理室201内の排気が停止状態となることで、処理室201内の圧力が徐々に上昇する。所定時間が経過したら、第1ガス供給管232aのバルブ243a開き、第1ガス供給管232a内にHCDガスを流すと共に、フルクローズ状態にあるAPCバルブ244の開放動作を開始する。なお、HCDガスの供給は、APCバルブ244の開度を徐々に大きくしつつ行う。
When the exhaust in the
第1ガス供給管232a内を流れたHCDガスは、マスフローコントローラ241aにより流量調整される。流量調整されたHCDガスは、第1ノズル249aのガス供給孔250aから処理室201内に供給され、ウエハ200の表面上を水平方向に向かって流れ、排気管231から排気される。このとき、同時にバルブ243eを開き、第1不活性ガス供給管232e内にN2ガス等の不活性ガスを流す。第1不活性ガス供給管232e内を流れたN2ガスは、マスフローコントローラ241eにより流量調整される。流量調整されたN2ガスは、HCDガスと一緒に処理室201内に供給され、ウエハ200の表面上を水平方向に向かって流れ、排気管231から排気される。このとき、処理室201内におけるガスの主たる流れは水平方向、すなわち、ウエハ200の表面と平行な方向に向かう流れとなる。
The flow rate of the HCD gas flowing through the first
このとき、APCバルブ244の開度を適正に調整して、処理室201内の圧力を例えば10〜1000Paの範囲内の圧力とする。上述したように、本実施形態では、処理容器内にHCDガスを供給する直前に、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして、排気管231を一時的に閉塞する。これにより、処理室201内の圧力を素早く短時間で上昇させ、HCDガス供給時における処理室201内の最大圧力(到達圧力)を高めることができる。特に、処理容器内へのHCDガスの供給は、APCバルブ244の開度を徐々に大きくしつつ行う。これにより、HCDガス供給時における処理室201内の圧力をより短時間で上昇させ、HCDガス供給時における処理室201内の最大圧力(到達圧力)をより高めることができる。
At this time, the opening degree of the
また、マスフローコントローラ241aで制御するHCDガスの供給流量は、例えば10〜1000sccmの範囲内の流量とする。上述したように、本実施形態では、処理容器内にHCDガスを供給する直前に、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして、排気管231を一時的に閉塞する。これにより、処理容器内に供給するHCDガスの流量が小さい場合でも、処理室201内の圧力を素早く短時間で上昇させ、HCDガス供給時における処理室201内の最大圧力(到達圧力)を高めることができる。
The supply flow rate of the HCD gas controlled by the
HCDガスをウエハ200に晒す時間、すなわちガス供給時間(照射時間)は、例えば1〜120秒間の範囲内の時間とする。このときヒータ207の温度は、処理室201内
でCVD反応が生じる程度の温度、すなわちウエハ200の温度が、例えば350〜700℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。なお、ウエハ200の温度が350℃未満のような低温となるとHCD等のシリコン含有ガスが熱分解しにくくなる。また、ウエハ200の温度が700℃を超えるとCVD反応が強くなり、均一性が悪化しやすくなる。よって、ウエハ200の温度は例えば350〜700℃の範囲内の温度とするのが好ましい。
The time for exposing the HCD gas to the
HCDガスの供給により、ウエハ200表面の下地膜上に、シリコンを含む第1の層が形成される。すなわち、ウエハ200上(下地膜上)に1原子層未満から数原子層のシリコン含有層としてのシリコン層(Si層)が形成される。ここでシリコン層とはシリコンにより構成される連続的な層の他、不連続な層やこれらが重なってできる薄膜をも含む。なお、シリコンにより構成される連続的な層を薄膜という場合もある。なお、ウエハ200上に形成されるシリコン層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ2での窒化の作用や、後述するステップ3での酸化の作用がシリコン層の全体に届かなくなる。また、ウエハ200上に形成可能なシリコン層の最小値は1原子層未満である。よって、シリコン層の厚さは1原子層未満から数原子層とするのが好ましい。
By supplying the HCD gas, a first layer containing silicon is formed on the base film on the surface of the
なお、HCDガスが自己分解しない条件下では、ウエハ200上にHCDが化学吸着することでHCDの化学吸着層が形成されるが、本実施形態のようにCVD反応が生じる条件下、すなわちHCDガスが自己分解する条件下では、HCDガスが熱分解してウエハ200上にシリコンが堆積することでシリコン層が形成される。なお、ウエハ200上にHCDの化学吸着層を形成するよりも、本実施形態のようにウエハ200上にシリコン層を形成する方が、成膜速度を高くすることができ好ましい。なお、上述したように、本実施形態では、HCDガスを供給する際に、処理室201内の圧力を素早く短時間で上昇させ、HCDガス供給時における処理室201内の最大圧力(到達圧力)を高めている。これにより、ウエハ200に対して十分な量のHCDガスを均一に供給することが可能となり、HCDガスのウエハ200表面の下地膜上への吸着確率やウエハ200表面の下地膜上へのシリコンの堆積確率を高めることができ、成膜速度をより向上させ、ウエハ面内およびウエハ間の膜厚均一性をより向上させることができる。
Note that, under the condition that the HCD gas does not self-decompose, the HCD chemisorbed layer is formed by the chemical adsorption of HCD on the
シリコン層が形成された後、バルブ243aを閉じ、HCDガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくはシリコン層形成に寄与した後のHCDガスを処理室201内から排除する。この時、バルブ243eは開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。これにより、処理室201内に残留する未反応もしくはシリコン層形成に寄与した後のHCDガスを処理室201内から排除する効果を高めることができる。なお、このとき、処理室201内に残留するガスを完全に排除しなくてもよく、処理室201内を完全にパージしなくてもよい。処理室201内に残留するガスが微量であれば、その後に行われるステップ2において悪影響が生じることはない。このとき処理室201内に供給するN2ガスの流量も大流量とする必要はなく、例えば、反応管203(処理室201)の容積と同程度の量を供給することで、ステップ2において悪影響が生じない程度のパージを行うことができる。このように、処理室201内を完全にパージしないことで、パージ時間を短縮し、スループットを向上させることができる。また、N2ガスの消費も必要最小限に抑えることが可能となる。
After the silicon layer is formed, the
シリコン含有ガスとしては、HCDガスの他、ジクロロシラン(SiH2Cl2、略称:DCS)ガス、モノシラン(SiH4)ガス等の無機原料だけでなく、アミノシラン系のテトラキスジメチルアミノシラン(Si(N(CH3)2)4、略称:4DMAS)ガス、トリスジメチルアミノシラン(Si(N(CH3)2)3H、略称:3DMAS)ガ
ス、ビスジエチルアミノシラン(Si(N(C2H5)2)2H2、略称:2DEAS)ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン(SiH2(NH(C4H9))2、略称:BTBAS)ガスなどの有機原料を用いてもよい。不活性ガスとしては、N2ガスの他、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いてもよい。
Examples of the silicon-containing gas include not only HCD gas but also inorganic raw materials such as dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 , abbreviation: DCS) gas and monosilane (SiH 4 ) gas, as well as aminosilane-based tetrakisdimethylaminosilane (Si (N ( CH 3 ) 2 ) 4 , abbreviation: 4DMAS) gas, trisdimethylaminosilane (Si (N (CH 3 ) 2 ) 3 H, abbreviation: 3DMAS) gas, bisdiethylaminosilane (Si (N (C 2 H 5 ) 2 ) Organic raw materials such as 2 H 2 , abbreviation: 2DEAS) gas, and bistally butylaminosilane (SiH 2 (NH (C 4 H 9 )) 2 , abbreviation: BTBAS) gas may be used. As the inert gas, a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, or Xe gas may be used in addition to N 2 gas.
[ステップ2]
処理室201内の残留ガスを除去した後、第2ガス供給管232bのバルブ243bを開き、第2ガス供給管232b内にNH3ガスを流す。第2ガス供給管232b内を流れたNH3ガスは、マスフローコントローラ241bにより流量調整される。流量調整されたNH3ガスは第2ノズル249bのガス供給孔250bから処理室201内に供給され、ウエハ200の表面上を水平方向に向かって流れ、排気管231から排気される。この時同時にバルブ243fを開き、第2不活性ガス供給管232f内にN2ガスを流す。N2ガスはNH3ガスと一緒に処理室201内に供給され、ウエハ200の表面上を水平方向に向かって流れ、排気管231から排気される。このとき、処理室201内におけるガスの主たる流れは水平方向、すなわち、ウエハ200の表面と平行な方向に向かう流れとなる。
[Step 2]
After the residual gas in the
このときAPCバルブ244を適正に調整して、処理室201内の圧力を、例えば50〜3000Paの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ241bで制御するNH3ガスの供給流量は、例えば100〜10000sccmの範囲内の流量とする。NH3ガスにウエハ200を晒す時間、すなわちガス供給時間(照射時間)は、例えば1〜120秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータ207の温度は、ステップ1と同様、ウエハ200の温度が例えば350〜700℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。NH3ガスは反応温度が高く、上記のようなウエハ温度では反応しづらいので、処理室201内の圧力を上記のような比較的高い圧力とすることにより熱的に活性化することを可能としている。なお、NH3ガスは熱で(ノンプラズマで)活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する窒化をソフトに行うことができる。
At this time, the
このとき、処理室201内に流しているガスは熱的に活性化されたNH3ガスであり、処理室201内にはHCDガスは流していない。したがって、活性化されたNH3ガスは気相反応を起こすことはなく、ステップ1でウエハ200上に形成された第1の層としてのシリコン層の少なくとも一部と反応する。これによりシリコン層は窒化されて、シリコンおよび窒素を含む第2の層、すなわち、シリコン窒化層(SiN層)へと改質される。
At this time, the gas flowing into the
その後、第2ガス供給管232bのバルブ243bを閉じて、NH3ガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは窒化に寄与した後のNH3ガスを処理室201内から排除する。この時、バルブ243fは開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは窒化に寄与した後のNH3ガスを処理室201内から排除する効果を高めることができる。
Thereafter, the
窒素含有ガスとしては、NH3ガス以外に、窒素(N2)ガス、三弗化窒素(NF3)ガス、ヒドラジン(N2H4)ガス、N3H8ガス等を用いてもよい。 As the nitrogen-containing gas, in addition to NH 3 gas, nitrogen (N 2 ) gas, nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas, hydrazine (N 2 H 4 ) gas, N 3 H 8 gas, or the like may be used.
[ステップ3]
処理室201内の残留ガスを除去した後、第4ガス供給管232dのバルブ243dを開き、第4ガス供給管232d内にO2ガスを流す。第4ガス供給管232d内を流れたO2ガスは、マスフローコントローラ241dにより流量調整される。流量調整されたO2ガスは、熱で活性化され、第4ノズル249dのガス供給孔250dから処理室201
内に供給され、ウエハ200の表面上を水平方向に向かって流れ、排気管231から排気される。この時同時にバルブ243hを開き、第4不活性ガス供給管232h内にN2ガスを流す。N2ガスはO2ガスと一緒に処理室201内に供給され、ウエハ200の表面上を水平方向に向かって流れ、排気管231から排気される。このとき、処理室201内におけるガスの主たる流れは水平方向、すなわち、ウエハ200の表面と平行な方向に向かう流れとなる。なお、O2ガスは熱で活性化する場合に限らず、プラズマで活性化させることもできる。
[Step 3]
After the residual gas in the
And flows horizontally on the surface of the
O2ガスを熱で活性化して流すときは、APCバルブ244を適正に調整して、処理室201内の圧力を、例えば1〜3000Paの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ241dで制御するO2ガスの供給流量は、例えば100〜5000sccm(0.1〜5slm)の範囲内の流量とする。O2ガスにウエハ200を晒す時間、すなわちガス供給時間(照射時間)は、例えば1〜120秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータ207の温度は、ステップ1〜2と同様、ウエハ200の温度が例えば350〜700℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。O2ガスは上記のような条件下で熱的に活性化される。なお、O2ガスは熱で(ノンプラズマで)活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する酸化をソフトに行うことができる。
When the O 2 gas is activated and flowed by heat, the
このとき、処理室201内に流しているガスは熱的に活性化されたO2ガスであり、処理室201内にはHCDガスもNH3ガスも流していない。したがって、活性化されたO2ガスは気相反応を起こすことはなく、ステップ2でウエハ200上に形成された第2の層としてのSiN層の少なくとも一部と反応する。これによりSiN層は酸化されて、シリコン、窒素および酸素を含む第3の層、すなわち、シリコン酸窒化層(SiON層)へと改質される。
At this time, the gas flowing into the
その後、第4ガス供給管232dのバルブ243dを閉じて、O2ガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは酸化に寄与した後のO2ガスを処理室201内から排除する。この時、バルブ243hは開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは酸化に寄与した後のO2ガスを処理室201内から排除する効果を高める。
Thereafter, the
酸素含有ガスとしては、O2ガス以外に、オゾン(O3)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、亜酸化窒素(N2O)ガス等を用いてもよい。 As the oxygen-containing gas, in addition to O 2 gas, ozone (O 3 ) gas, nitrogen monoxide (NO) gas, nitrous oxide (N 2 O) gas, or the like may be used.
上述したステップ1〜3を1サイクルとして、このサイクルを1回以上行うことにより、ウエハ200上に所定膜厚のシリコン、窒素および酸素を含む薄膜、すなわち、シリコン酸窒化膜(SiON膜)を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
By performing
所定膜厚のシリコン酸窒化膜を形成する成膜処理がなされると、N2等の不活性ガスが処理室201内へ供給され排気されることで処理室201内が不活性ガスでパージされる(ガスパージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
When a film forming process for forming a silicon oxynitride film having a predetermined thickness is performed, an inert gas such as N 2 is supplied into the
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、反応管203の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ200がボート217に支持された状態で反応管203の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済のウエハ200はボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
Thereafter, the
本実施形態によれば、ステップ1において処理容器内にHCDガスを供給する直前に、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして、排気管231を一時的に閉塞する。これにより、処理室201内にHCDガスを供給する際に、処理室201内の圧力を素早く短時間で上昇させ、HCDガス供給時における処理室201内の最大圧力(到達圧力)を高めることができる。その結果、ウエハ200に対して十分な量のHCDガスを均一に供給することが可能となり、HCDガスのウエハ200表面の下地膜上への吸着確率やウエハ200表面の下地膜上へのシリコンの堆積確率を高めることができる。そして、ウエハ200上へのシリコン酸窒化膜(SiON膜)の成膜速度を向上させ、ウエハ面内およびウエハ間の膜厚均一性を向上させることができる。なお、処理容器内に供給するHCDガスの流量が小さい場合でも、処理容器内にHCDガスを供給する直前に、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして、排気管231を一時的に閉塞することで、上述の効果を得ることができる。
According to this embodiment, immediately before supplying the HCD gas into the processing container in
また、本実施形態によれば、ステップ1における処理容器内へのHCDガスの供給は、APCバルブ244の開度を徐々に大きくしつつ行う。これにより、処理室201内にHCDガスを供給する際に、処理室201内の圧力を更に短時間で上昇させ、HCDガス供給時における処理室201内の最大圧力(到達圧力)を更に高めることができる。その結果、ウエハ200に対して十分な量のHCDガスを均一に供給することが可能となり、HCDガスのウエハ200表面の下地膜上への吸着確率やウエハ200表面の下地膜上へのシリコンの堆積確率を高め、ウエハ200上へのシリコン酸窒化膜(SiON膜)の成膜速度を向上させ、ウエハ面内およびウエハ間の膜厚均一性を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the supply of the HCD gas into the processing container in
また、本実施形態によれば、ステップ1においてAPCバルブ244を一時的にフルクローズして排気管231を一時的に閉塞する際、排気管231を介した処理容器内に対する排気は継続して行う。すなわち、真空ポンプ246を作動させた状態を維持し、排気管231内の排気は継続して行う。これにより、APCバルブ244を開いた際に、排気管231内から処理室201内への排気ガスの逆流を防ぐことができる。また、HCDガスの供給を停止した時点でAPCバルブ244が開いているため、処理室201内の排気・減圧を速やかに行うことができる。
Further, according to the present embodiment, when the
図5(a)は、HCDガスを供給する直前にAPCバルブ244をフルクローズした場合の処理室201内の圧力変化を示す模式図であり、図5(b)は、APCバルブを開いたままとした場合の処理室内の圧力変化を示す模式図である。図5(a)によれば、HCDガスを供給する直前にAPCバルブ244をフルクローズすることで、処理室201内の圧力が徐々に上昇することが分かる。そして、HCDガスの供給開始と共にAPCバルブ244の開放動作を開始し、APCバルブ244の開度を徐々に大きくすることで、処理室201内の圧力が更に増大することが分かる。APCバルブを開いたまま維持する図5(b)よりも、処理室201内の圧力が短時間で上昇すると共に、HCDガス供給時における最大圧力(到達圧力)が高まっていることが分かる。なお、HCDガスの供給を停止した時点でAPCバルブ244が開いているため、処理室201内の排気・減圧が、図5(b)と同様に速やかに行われることが分かる。
FIG. 5A is a schematic diagram showing a pressure change in the
(第2シーケンス)
続いて、本実施形態の第2シーケンスについて図4(a)を用いて説明する。図4(a)は、本実施形態の第2シーケンスに係るAPCバルブ244の開閉タイミング及びガス供給のタイミングを示す模式図である。
(Second sequence)
Subsequently, the second sequence of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a schematic diagram showing the opening / closing timing of the
本実施形態の第2シーケンスでは、ウエハ200を収容した処理容器内に原料ガスとしてHCDガスを供給し排気管231より排気する工程と、処理容器内に原料ガスとは異な
る反応ガスとして水素含有ガスであるH2ガス及び酸素含有ガスであるO2ガスを供給し排気管231より排気する工程と、を1サイクルとしてこのサイクルを1回以上行うことで、ウエハ200上に所定膜厚のシリコン酸化膜(SiO膜)を形成する。
In the second sequence of the present embodiment, a process of supplying HCD gas as a source gas into the processing container containing the
なお、HCDガスを供給する工程は、第1シーケンスと同様に、CVD反応が生じる条件下で行い、ウエハ200上に1原子層未満から数原子層程度のシリコンを含む第1の層を形成する。また、HCDガスを供給する工程では、第1シーケンスと同様に、HCDガスを供給する直前に、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして排気管231を一時的に閉塞する。
Note that the step of supplying the HCD gas is performed under a condition in which a CVD reaction occurs as in the first sequence, and a first layer containing silicon of less than one atomic layer to several atomic layers is formed on the
また、H2ガス及びO2ガスを供給する工程では、大気圧未満の圧力(減圧)雰囲気下にある処理容器内にH2ガス及びO2ガスを供給することで、処理容器内でH2ガスとO2ガスとを反応させて酸素を含む酸化種(原子状酸素等)を生成し、この酸化種により第1の層を酸化し、シリコンおよび酸素を含む第2の層を形成する。O2ガスとH2ガスは、プラズマで活性化させて供給するよりも熱で活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、酸化をソフトに行うことができる。よって、本実施形態では、O2ガスとH2ガスを熱で活性化させて供給するようにしている。 Further, in the step of supplying H 2 gas and O 2 gas, by supplying H 2 gas and O 2 gas into the processing vessel is under pressure (vacuum) atmosphere at less than atmospheric pressure, H 2 in the process vessel The gas and O 2 gas are reacted to generate an oxygen-containing oxidizing species (atomic oxygen or the like), and the first layer is oxidized by the oxidizing species to form a second layer containing silicon and oxygen. O 2 gas and H 2 gas can cause a soft reaction and be softly oxidized when activated and supplied with heat rather than activated with plasma. Therefore, in this embodiment, the O 2 gas and the H 2 gas are activated by heat and supplied.
以下、本実施形態の第2シーケンスを具体的に説明する。 Hereinafter, the second sequence of the present embodiment will be specifically described.
第2シーケンスでは、ウエハチャージ、ボートロード、圧力調整、温度制御、ウエハ回転までは、第1シーケンスと同様に行う。その後、後述する2つのステップを順次実行する。 In the second sequence, wafer charging, boat loading, pressure adjustment, temperature control, and wafer rotation are performed in the same manner as in the first sequence. Thereafter, two steps to be described later are sequentially executed.
[ステップ1]
ステップ1は第1シーケンスのステップ1と同様に行う。すなわち、ステップ1での処理条件、生じさせる反応、形成する層、形成する層の厚さ、ガス種の例などは、第1シーケンスにおけるステップ1でのそれらと同様である。すなわち、このステップでは、処理室201内へのHCDガスの供給により、ウエハ200上に第1の層としてのシリコン層を形成する。
[Step 1]
なお、第2シーケンスにおいても、処理容器内にHCDガスを供給する直前に、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして、排気管231を一時的に閉塞すると共に、処理室201内の排気を一時的に停止する。これにより、処理室201内にHCDガスを供給する際に、処理室201内の圧力を素早く短時間で上昇させ、HCDガス供給時における処理室201内の最大圧力(到達圧力)を高めることができる。なお、HCDガスが小流量の場合でも、同様に、処理室201内の圧力を素早く短時間で上昇させ、また、HCDガス供給時における処理室201内の最大圧力(到達圧力)を高めることができる。
Also in the second sequence, immediately before supplying the HCD gas into the processing container, the
[ステップ2]
ステップ1が終了し処理室201内の残留ガスを除去した後、第3ガス供給管232cのバルブ243c及び第4ガス供給管232dのバルブ243dをそれぞれ開き、第3ガス供給管232c内及び第4ガス供給管232d内にH2ガス及びO2ガスをそれぞれ流す。第3ガス供給管232c内および第4ガス供給管232d内を流れたH2ガス及びO2ガスは、マスフローコントローラ241c,241dによりそれぞれ流量調整される。流量調整されたH2ガス及びO2ガスは、熱で活性化され、第3ノズル249cのガス供給孔250c及び第4ノズル249dのガス供給孔250dから処理室201内にそれぞれ供給される。処理室201内では、H2ガスとO2ガスとが反応することで酸素を含む酸化種(原子状酸素等)が生成される。生成された酸化種は、ウエハ200の表面上を水
平方向に向かって流れ、排気管231から排気される。この時同時にバルブ243g,243hを開き、第3不活性ガス供給管232g、第4不活性ガス供給管232h内にN2ガスを流す。N2ガスはH2ガスおよびO2ガスと一緒に処理室201内に供給され、ウエハ200の表面上を水平方向に向かって流れ、排気管231から排気される。このとき、処理室201内におけるガスの主たる流れは水平方向、すなわち、ウエハ200の表面と平行な方向に向かう流れとなる。なお、H2ガスおよびO2ガスは熱で活性化する場合に限らず、プラズマで活性化させることもできる。
[Step 2]
After
H2ガス及びO2ガスを熱で活性化して流すときは、APCバルブ244を適正に調整して、処理室201内の圧力を、例えば1〜3000Paの範囲内の圧力とする。マスフローコントローラ241cで制御するH2ガスの供給流量は、例えば10〜5000sccm(0.01〜5slm)の範囲内の流量とし、マスフローコントローラ241dで制御するO2ガスの供給流量は、例えば100〜5000sccm(0.1〜5slm)の範囲内の流量とする。生成された酸化種にウエハ200を晒す時間、すなわちガス供給時間(照射時間)は、例えば1〜120秒間の範囲内の時間とする。このときのヒータ207の温度は、ステップ1と同様、ウエハ200の温度が350〜700℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。H2ガスおよびO2ガスは上記のような条件下で熱的に活性化される。なお、H2ガスおよびO2ガスは熱で(ノンプラズマで)活性化させて供給した方が、ソフトな反応を生じさせることができ、後述する酸化をソフトに行うことができる。
When the H 2 gas and the O 2 gas are activated and flowed by heat, the
このとき、処理室201内に流しているガスは熱的に活性化されたH2ガスおよびO2ガスであり、処理室201内にはHCDガスを流していない。したがって、生成された酸化種は気相反応を起こすことはなく、ステップ1でウエハ200上に形成された第1の層としてのSi層の少なくとも一部と反応する。これによりSi層は酸化されて、シリコンおよび酸素を含む第2の層、すなわち、シリコン酸化層(SiO層)へと改質される。
At this time, the gas flowing into the
その後、第3ガス供給管232cのバルブ243cおよび第4ガス供給管232dのバルブ243dをそれぞれ閉じて、H2ガスおよびO2ガスの供給を停止する。このとき、排気管231のAPCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは酸化に寄与した後のH2ガス及びO2ガスを処理室201内から排除する。この時、バルブ243g,243hは開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。これにより、処理室201内に残留する未反応もしくは酸化に寄与した後のH2ガス及びO2ガスを処理室201内から排除する効果を高める。
Thereafter, the
酸素含有ガスとしては、O2ガス以外に、オゾン(O3)ガス、水蒸気(H2O)等を用いてもよい。また、水素含有ガスとしては、H2ガス以外に重水素(D2)、水蒸気(H2O)等を用いてもよい。 As the oxygen-containing gas, ozone (O 3 ) gas, water vapor (H 2 O), or the like may be used in addition to O 2 gas. Further, as the hydrogen-containing gas, deuterium besides H 2 gas (D 2), may be used water vapor (H 2 O) and the like.
上述したステップ1〜2を1サイクルとして、このサイクルを1回以上行うことにより、ウエハ200上に所定膜厚のシリコンおよび酸素を含む薄膜、すなわち、シリコン酸化膜(SiO膜)を成膜することができる。なお、上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
By performing
本実施形態においても、第1シーケンスと同様の効果を奏する。なお、H2ガス及びO2ガスを供給する工程(ステップ2)では、大気圧未満の圧力(減圧)雰囲気下にある処理容器内にH2ガス及びO2ガスを供給することで、処理容器内でH2ガスとO2ガスとを反応させて酸素を含む酸化種(原子状酸素等)を生成し、この酸化種により第1の層を酸化する。これにより、O2ガス等の酸素含有ガス単体で酸化するよりも高い酸化力にて
酸化を行うことができ、ウエハ200上へのシリコン酸化膜(SiO膜)の成膜速度を向上させることができる。
In the present embodiment, the same effect as the first sequence is obtained. In the process of supplying H 2 gas and O 2 gas (step 2), the processing container is supplied by supplying H 2 gas and O 2 gas into the processing container under a pressure (decompression) atmosphere less than atmospheric pressure. H 2 gas and O 2 gas are caused to react with each other to generate oxygen-containing oxidizing species (atomic oxygen or the like), and the first layer is oxidized by the oxidizing species. As a result, the oxidation can be performed with a higher oxidizing power than the oxidation with a single oxygen-containing gas such as O 2 gas, and the deposition rate of the silicon oxide film (SiO film) on the
<本発明の他の実施形態>
上述の実施形態では、処理容器内にHCDガスを供給する直前にのみ、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして、排気管231を一時的に閉塞するようにしていた。しかしながら、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、処理容器内にNH3ガス、O2ガス、H2ガス等の反応ガスを供給する直前にも、排気管231に設けられたAPCバルブ244を一時的にフルクローズして、排気管231を一時的に閉塞するようにしてもよい。
<Other Embodiments of the Present Invention>
In the embodiment described above, the
これにより、処理室201内に反応ガスを供給する際に、処理室201内の圧力を素早く短時間で上昇させ、反応ガス供給時における処理室201内の最大圧力(到達圧力)を高めることができる。その結果、ウエハ200に対して十分な量の反応ガスを均一に供給することが可能となり、ウエハ200表面に形成されたシリコン層と反応ガスとの反応確率を高め、シリコン層の窒化、酸化等を促すことができ、成膜速度をより向上させ、シリコン酸窒化膜(SiON膜)或いはシリコン酸化膜(SiO膜)のウエハ面内およびウエハ間の膜質均一性を向上させることができる。
Thereby, when supplying the reaction gas into the
上述の実施形態では、排気管231に設けるバルブとしてAPCバルブ244を単体で用いる場合について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、排気管231に設けるバルブとして、圧力制御機能を有さない開閉バルブを単体で用いてもよく、圧力制御機能を有さない開閉バルブとAPCバルブとを組み合わせて用いてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述の実施形態では、原料ガスとしてシリコン含有ガスを、反応ガスとして窒素含有ガス及び酸素含有ガスを用い、ウエハ200上にシリコン酸窒化膜(SiON膜)を形成する例や、原料ガスとしてシリコン含有ガスを、反応ガスとして水素含有ガス及び酸素含有ガスを用い、ウエハ200上にシリコン酸化膜(SiO膜)を形成する例について説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、他の薄膜を成膜する場合にも適用可能である。
In the above-described embodiment, an example of forming a silicon oxynitride film (SiON film) on the
例えば、本発明は、原料ガスとしてシリコン含有ガス、アルミニウム含有ガス、チタン含有ガス、タンタル含有ガス、硼素含有ガスのいずれかを用い、反応ガスとして窒素含有ガス、水素含有ガス、酸素含有ガス、炭素含有ガスの少なくともいずれかを用い、ウエハ200上にシリコン、アルミニウム、チタン、タンタル、ボロンのいずれかの元素を含有する窒化膜、酸化膜、酸窒化膜、炭化膜等を形成する場合にも適用することができる。
For example, the present invention uses a silicon-containing gas, an aluminum-containing gas, a titanium-containing gas, a tantalum-containing gas, or a boron-containing gas as a source gas, and a reactive gas containing a nitrogen-containing gas, a hydrogen-containing gas, an oxygen-containing gas, carbon Also applicable to the case where a nitride film, oxide film, oxynitride film, carbide film, or the like containing any element of silicon, aluminum, titanium, tantalum, or boron is formed on the
この場合、アルミニウム含有ガスとしては、例えばトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3、略称:TMA)ガスを用いることができる。チタン含有ガスとしては、例えば四塩化チタン(TiCl4)ガスやテトラキスジメチルアミノチタン(Ti[N(CH3)2]4、略称:TDMAT)ガスを用いることができる。タンタル含有ガスとしては、例えば五塩化タンタル(TaCl5)ガスやペンタエトキシタンタル(Ta(OC2H5)5、略称:PET)ガスを用いることができる。硼素含有ガスとしては、例えば三塩化硼素(BCl3)ガスやジボラン(B2H6)ガスを用いることができる。また、炭素含有ガスとしては、例えばプロピレン(C3H6)ガスやエチレン(C2H4)ガスを用いることができる。 In this case, as the aluminum-containing gas, for example, trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 , abbreviation: TMA) gas can be used. As the titanium-containing gas, for example, titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas or tetrakisdimethylamino titanium (Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 , abbreviation: TDMAT) gas can be used. As the tantalum-containing gas, for example, tantalum pentachloride (TaCl 5 ) gas or pentaethoxy tantalum (Ta (OC 2 H 5 ) 5 , abbreviation: PET) gas can be used. As the boron-containing gas, for example, boron trichloride (BCl 3 ) gas or diborane (B 2 H 6 ) gas can be used. Further, as the carbon-containing gas, for example, propylene (C 3 H 6 ) gas or ethylene (C 2 H 4 ) gas can be used.
(実施例1)
<SiON膜の成膜速度、及び膜厚均一性に関する検証>
上述の実施形態で説明した基板処理装置を用い、第1シーケンスと同様の手法を用いて形成したSiON膜(実施例)、従来の手法を用いて形成したSiON膜(比較例)について、成膜速度およびウエハ間の膜厚均一性をそれぞれ測定した。実施例にかかるSiON膜は、図3(a)に示した上述の第1シーケンスと同様のシーケンスを用いて成膜した。また、比較例にかかるSiON膜は、図3(b)に示す従来のシーケンス、すなわち、HCDガスを供給する直前にAPCバルブを開いたまま維持するシーケンスを用いて成膜した。なお、APCバルブの開閉動作以外の条件、すなわち、APCバルブを閉じる前、及び開いた後の定常時の処理室内圧力(処理圧力)、ウエハ温度(処理温度)、HCDガス、NH3ガス、O2ガス、N2ガスの供給流量及び供給時間は、実施例と比較例とで共通とした。なお、実施例と比較例のいずれにおいても、共に、処理容器内に100枚のウエハを水平姿勢で積層させて収容して成膜を行った。
Example 1
<Verification of SiON film deposition rate and film thickness uniformity>
Using the substrate processing apparatus described in the above embodiment, a SiON film (Example) formed using the same method as the first sequence, and a SiON film (Comparative Example) formed using a conventional method are formed. Speed and film thickness uniformity between wafers were measured respectively. The SiON film according to the example was formed using a sequence similar to the above-described first sequence shown in FIG. Further, the SiON film according to the comparative example was formed using the conventional sequence shown in FIG. 3B, that is, a sequence in which the APC valve is kept open immediately before supplying the HCD gas. It should be noted that conditions other than the opening / closing operation of the APC valve, that is, the processing chamber pressure (processing pressure), the wafer temperature (processing temperature), the HCD gas, NH 3 gas, O The supply flow rate and supply time of 2 gas and N 2 gas were common to the examples and comparative examples. In both the examples and the comparative examples, 100 wafers were stacked in a horizontal posture in a processing container and accommodated to form a film.
図6は、本発明の実施例に係るSiON膜の成膜速度を、比較例に係るSiON膜の成膜速度と共に示すグラフ図である。図6の縦軸は、SiON膜の成膜速度、すなわち1サイクルあたりに形成されるSiON膜の膜厚(Å/サイクル)を示している。また、横軸は、基板処理位置、すなわち、下部(Bottom)、中央部(Center)、上部(Top)を順に示している。なお。図6の△印は実施例を、□印は比較例を示している。 FIG. 6 is a graph showing the deposition rate of the SiON film according to the example of the present invention together with the deposition rate of the SiON film according to the comparative example. The vertical axis in FIG. 6 indicates the deposition rate of the SiON film, that is, the thickness (Å / cycle) of the SiON film formed per cycle. The horizontal axis indicates the substrate processing position, that is, the lower part (Bottom), the central part (Center), and the upper part (Top) in this order. Note that. In FIG. 6, Δ marks indicate examples, and □ marks indicate comparative examples.
図6に示すように、実施例(△印)の成膜速度は、下部(Bottom)、中央部(Center)、上部(Top)のいずれの基板処理位置においても、比較例(□印)の成膜速度と比較してそれぞれ30%以上向上していることが分かった。 As shown in FIG. 6, the film formation speed of the example (Δ mark) is the same as that of the comparative example (□ mark) at any of the substrate processing positions at the bottom (Bottom), the center (Center), and the top (Top). It was found that each improved by 30% or more compared to the film formation rate.
また、実施例に係るウエハ間の膜厚均一性は、比較例に係るウエハ間の膜厚均一性に比べて向上していることが分かった。具体的には、実施例、比較例のウエハ(それぞれ100枚)についてSiON膜の面内平均膜厚をそれぞれ測定し、その均一性を、(面内平均膜厚の100枚中の最大値Tmax−面内平均膜厚の100枚中の最小値Tmin)/(面内平均膜厚の100枚の平均値Tave)×100(%)という式を用いて評価したところ、比較例が1.7%であったのに対し、実施例では1.2%に減少しており、実施例ではウエハ間の膜厚均一性が向上していることが分かった。 It was also found that the film thickness uniformity between the wafers according to the example was improved as compared with the film thickness uniformity between the wafers according to the comparative example. Specifically, the in-plane average film thickness of the SiON film was measured for each of the wafers of the example and the comparative example (100 sheets each), and the uniformity was determined as the maximum value Tmax of 100 in-plane average film thicknesses. -The minimum value Tmin of 100 in-plane average film thicknesses / (average value Tave of 100 in-plane average film thicknesses) x 100 (%) was evaluated using the following formula. However, in the example, it was reduced to 1.2%, and it was found that the film thickness uniformity between the wafers was improved in the example.
(実施例2)
<SiO膜の膜厚均一性に関する検証>
上述の実施形態で説明した基板処理装置を用い、第2シーケンスと同様の手法を用いて形成したSiO膜(実施例)、従来の手法を用いて形成したSiO膜(比較例)について、ウエハ間の膜厚均一性をそれぞれ測定した。実施例にかかるSiO膜は、図4(a)に示した上述の第2シーケンスと同様のシーケンスを用いて成膜した。また、比較例にかかるSiO膜は、図4(b)に示す従来のシーケンス、すなわち、HCDガスを供給する直前にAPCバルブを開いたまま維持するシーケンスを用いて成膜した。なお、APCバルブの開閉動作以外の条件、すなわち、APCバルブを閉じる前、及び開いた後の定常時の処理室内圧力(処理圧力)、ウエハ温度(処理温度)、HCDガス、H2ガス、O2ガス、N2ガスの供給流量及び供給時間は、実施例と比較例とで共通とした。なお、実施例と比較例のいずれにおいても、共に、処理容器内に100枚のウエハを水平姿勢で積層させて収容して成膜を行った。
(Example 2)
<Verification of film thickness uniformity of SiO film>
Using the substrate processing apparatus described in the above-described embodiment, the SiO film (Example) formed using the same method as the second sequence, and the SiO film (Comparative Example) formed using the conventional method are used between wafers. The film thickness uniformity was measured. The SiO film according to the example was formed using the same sequence as the above-described second sequence shown in FIG. In addition, the SiO film according to the comparative example was formed using the conventional sequence shown in FIG. 4B, that is, the sequence in which the APC valve is kept open immediately before supplying the HCD gas. It should be noted that conditions other than the opening / closing operation of the APC valve, that is, the processing chamber pressure (processing pressure), wafer temperature (processing temperature), HCD gas, H 2 gas, O in a steady state before and after the APC valve is closed. The supply flow rate and supply time of 2 gas and N 2 gas were common to the examples and comparative examples. In both the examples and the comparative examples, 100 wafers were stacked in a horizontal posture in a processing container and accommodated to form a film.
その結果、実施例に係るウエハ間の膜厚均一性は、比較例に係るウエハ間の膜厚均一性に比べて向上していることが分かった。具体的には、実施例、比較例のウエハ(それぞれ100枚)についてSiO膜の面内平均膜厚をそれぞれ測定し、その均一性を、(面内平均膜厚の100枚中の最大値Tmax−面内平均膜厚の100枚中の最小値Tmin)/(面内平均膜厚の100枚の平均値Tave)×100(%)という式を用いて評価したところ、比較例が1.1%であったのに対し、実施例では0.6%に減少しており、実施
例ではウエハ間の膜厚均一性が向上していることが分かった。
As a result, it was found that the film thickness uniformity between the wafers according to the example was improved as compared with the film thickness uniformity between the wafers according to the comparative example. Specifically, the in-plane average film thickness of the SiO film was measured for each of the wafers of the example and the comparative example (100 sheets each), and the uniformity was determined as the maximum value Tmax of the 100 in-plane average film thicknesses. -The minimum value Tmin of 100 sheets in the in-plane average film thickness) / (average value Tave of 100 sheets in the in-plane average film thickness) x 100 (%) was evaluated using the formula 1.1. However, in the example, it was reduced to 0.6%, and it was found that the film thickness uniformity between the wafers was improved in the example.
(実施例3)
<処理室内の圧力変化に関する検証>
上述の実施形態で説明した基板処理装置を用い、HCDガスを供給する直前にAPCバルブを一時的にフルクローズした場合(実施例)、APCバルブを開いたままHCDガスを供給した場合(比較例)について、処理室内の圧力変化をそれぞれ測定した。なお、APCバルブの開閉動作以外の条件、すなわち、APCバルブを閉じる前の処理室内圧力(処理圧力)、処理室内温度、HCDガス及びN2ガスの供給流量及び供給時間は、実施例と比較例とで共通とした。
Example 3
<Verification of pressure change in processing chamber>
When the substrate processing apparatus described in the above embodiment is used and the APC valve is temporarily fully closed immediately before supplying the HCD gas (Example), or when the HCD gas is supplied with the APC valve opened (Comparative Example) ), The pressure change in the processing chamber was measured. The conditions other than the opening / closing operation of the APC valve, that is, the processing chamber pressure (processing pressure) before closing the APC valve, the processing chamber temperature, the supply flow rate and the supply time of the HCD gas and the N 2 gas are shown in the example and the comparative example. And common.
図7は、本発明の実施例に係る処理室内の圧力変化を、比較例に係る処理室内の圧力変化と共に示すグラフ図である。図7の縦軸は、処理室内の圧力(Pa)を示している。また、横軸は、HCDガスの供給開始からの経過時間(sec)を示している。なお。図7の△印は実施例を、□印は比較例を示している。 FIG. 7 is a graph showing the pressure change in the processing chamber according to the embodiment of the present invention together with the pressure change in the processing chamber according to the comparative example. The vertical axis in FIG. 7 indicates the pressure (Pa) in the processing chamber. The horizontal axis indicates the elapsed time (sec) from the start of the supply of HCD gas. Note that. In FIG. 7, Δ marks indicate examples, and □ marks indicate comparative examples.
図7に示すように、実施例(△印)に係る処理室内の圧力は、比較例(□印)に係る処理室内の圧力に比べて上昇速度が大きく、処理室内の圧力が素早く短時間で上昇することが分かる。また、実施例に係るHCDガス供給時における処理室内の最大圧力(到達圧力)は、比較例に比べて高いことが分かる。すなわち、実施例においては、ウエハに対してHCDガスをより効率的に供給できることが分かる。なお、HCDガスの供給を停止した時点でAPCバルブ244が開いているため、処理室内の排気・減圧が比較例と同等に速やかに行われることが分かる。なお、HCDガスの供給開始時(図中0sec時)には、実施例の圧力が比較例よりも若干高くなっているが、これは、HCDガスを供給する直前にAPCバルブを一時的にフルクローズすることで、処理室内の排気が停止され、継続して供給されるN2ガスにより処理室内の圧力が徐々に上昇したためである。
As shown in FIG. 7, the pressure in the processing chamber according to the example (Δ mark) is higher than that in the processing chamber according to the comparative example (□), and the pressure in the processing chamber is quickly and quickly. You can see that it rises. Moreover, it turns out that the maximum pressure (attainment pressure) in the process chamber at the time of HCD gas supply which concerns on an Example is high compared with a comparative example. That is, in the example, it can be seen that the HCD gas can be more efficiently supplied to the wafer. Note that, since the
<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
本発明の一態様によれば、
基板を収容した処理容器内に原料ガスを供給し排気管より排気する工程と、
前記処理容器内に前記原料ガスとは異なる反応ガスを供給し前記排気管より排気する工程と、
を1サイクルとして、このサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する直前に、前記排気管に設けられたバルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞する
半導体装置の製造方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
Supplying a source gas into a processing container containing a substrate and exhausting it from an exhaust pipe;
Supplying a reaction gas different from the source gas into the processing vessel and exhausting the exhaust gas from the exhaust pipe;
1 cycle, and performing this cycle one or more times to form a thin film with a predetermined thickness on the substrate,
In the step of supplying the source gas, a method of manufacturing a semiconductor device is provided in which the valve provided in the exhaust pipe is temporarily fully closed to temporarily close the exhaust pipe immediately before the source gas is supplied. Is done.
好ましくは、前記所定膜厚の薄膜を形成する工程では、前記バルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞する時以外は、前記バルブを開いた状態を維持する。 Preferably, in the step of forming the thin film having the predetermined film thickness, the valve is kept open except when the valve is temporarily fully closed and the exhaust pipe is temporarily closed.
また好ましくは、前記所定膜厚の薄膜を形成する工程では、前記排気管を介した前記処理容器内に対する排気を継続して行う。 Preferably, in the step of forming the thin film having the predetermined film thickness, the exhaust of the processing container through the exhaust pipe is continuously performed.
また好ましくは、前記排気管には排気装置が接続されており、前記所定膜厚の薄膜を形成する工程では、前記排気装置を作動させた状態を維持する。 Preferably, an exhaust device is connected to the exhaust pipe, and the exhaust device is kept in an operating state in the step of forming the thin film having the predetermined film thickness.
また好ましくは、前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する直前に、
前記バルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞し、その後、前記バルブを開いて前記原料ガスの供給を行う。
Preferably, in the step of supplying the source gas, immediately before supplying the source gas,
The valve is temporarily fully closed to temporarily close the exhaust pipe, and then the valve is opened to supply the source gas.
また好ましくは、前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する直前に、前記バルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞し、その後、前記バルブの開度を徐々に大きくしつつ前記原料ガスの供給を行う。 Preferably, in the step of supplying the source gas, immediately before the source gas is supplied, the valve is temporarily fully closed to temporarily close the exhaust pipe, and then the opening of the valve is increased. The raw material gas is supplied while gradually increasing it.
本発明の他の態様によれば、
基板を収容して処理する処理容器と、
前記処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理容器内に前記原料ガスとは異なる反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気管と、
前記排気管に設けられたバルブと、
前記排気管に接続された排気装置と、
基板を収容した前記処理容器内に前記原料ガスを供給し前記排気管より排気する処理と、前記処理容器内に前記反応ガスを供給し前記排気管より排気する処理と、を1サイクルとして、このサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成する処理を行うと共に、前記処理容器内に前記原料ガスを供給する直前に、前記バルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞するように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記バルブおよび前記排気装置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。
According to another aspect of the invention,
A processing container for accommodating and processing the substrate;
A raw material gas supply system for supplying a raw material gas into the processing vessel;
A reaction gas supply system for supplying a reaction gas different from the source gas into the processing vessel;
An exhaust pipe for exhausting the inside of the processing vessel;
A valve provided in the exhaust pipe;
An exhaust device connected to the exhaust pipe;
The process of supplying the raw material gas into the processing container containing the substrate and exhausting it from the exhaust pipe, and the process of supplying the reaction gas into the processing container and exhausting from the exhaust pipe are defined as one cycle. By performing the cycle one or more times, a process for forming a thin film with a predetermined thickness on the substrate is performed, and the valve is temporarily fully closed immediately before supplying the source gas into the processing container. A substrate processing apparatus is provided that includes a control unit that controls the source gas supply system, the reaction gas supply system, the valve, and the exhaust device so as to temporarily close the exhaust pipe.
好ましくは、前記制御部は、さらに前記所定膜厚の薄膜を形成する処理を行う際、前記バルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞する時以外は、前記バルブを開いた状態を維持するように前記バルブを制御するよう構成される。 Preferably, when performing the process of forming the thin film having the predetermined film thickness, the control unit opens the valve except when the valve is temporarily fully closed and the exhaust pipe is temporarily closed. The valve is controlled to maintain a closed state.
また好ましくは、前記制御部は、さらに前記所定膜厚の薄膜を形成する処理を行う際、前記排気管を介した前記処理容器内に対する排気を継続して行うように前記排気装置を制御するよう構成される。 Preferably, the control unit controls the exhaust device so as to continuously exhaust the inside of the processing container through the exhaust pipe when performing the process of forming the thin film having the predetermined film thickness. Composed.
また好ましくは、前記制御部は、さらに前記所定膜厚の薄膜を形成する処理を行う際、前記排気装置を作動させた状態を維持するように前記排気装置を制御するよう構成される。 Preferably, the control unit is configured to control the exhaust device so as to maintain a state in which the exhaust device is operated when performing a process of forming the thin film having the predetermined thickness.
また好ましくは、前記制御部は、さらに前記原料ガスを供給する処理を行う際、前記原料ガスを供給する直前に、前記バルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞し、その後、前記バルブを開いて前記原料ガスの供給を行うように前記バルブおよび前記原料ガス供給系を制御するよう構成される。 Further preferably, when performing the process of further supplying the source gas, the control unit temporarily fully closes the valve and temporarily closes the exhaust pipe immediately before supplying the source gas. Thereafter, the valve and the source gas supply system are controlled to open the valve and supply the source gas.
また好ましくは、前記制御部は、さらに前記原料ガスを供給する処理を行う際、前記原料ガスを供給する直前に、前記バルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞し、その後、前記バルブの開度を徐々に大きくしつつ前記原料ガスの供給を行うように前記バルブおよび前記原料ガス供給系を制御するよう構成される。 Further preferably, when performing the process of further supplying the source gas, the control unit temporarily fully closes the valve and temporarily closes the exhaust pipe immediately before supplying the source gas. Thereafter, the valve and the source gas supply system are controlled so as to supply the source gas while gradually increasing the opening of the valve.
121 コントローラ(制御部)
200 ウエハ(基板)
201 処理室
202 処理炉
231 排気管
244 APCバルブ(バルブ)
121 Controller (control unit)
200 wafer (substrate)
201
Claims (2)
前記処理容器内に前記原料ガスとは異なる反応ガスを供給し前記排気管より排気する工程と、
を1サイクルとして、このサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成する工程を有し、
前記原料ガスを供給する工程では、前記原料ガスを供給する直前に、前記排気管に設けられたバルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Supplying a source gas into a processing container containing a substrate and exhausting it from an exhaust pipe;
Supplying a reaction gas different from the source gas into the processing vessel and exhausting the exhaust gas from the exhaust pipe;
1 cycle, and performing this cycle one or more times to form a thin film with a predetermined thickness on the substrate,
In the step of supplying the source gas, immediately before supplying the source gas, a valve provided in the exhaust pipe is temporarily fully closed to temporarily close the exhaust pipe. Manufacturing method.
前記処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理容器内に前記原料ガスとは異なる反応ガスを供給する反応ガス供給系と、
前記処理容器内を排気する排気管と、
前記排気管に設けられたバルブと、
前記排気管に接続された排気装置と、
基板を収容した前記処理容器内に前記原料ガスを供給し前記排気管より排気する処理と、前記処理容器内に前記反応ガスを供給し前記排気管より排気する処理と、を1サイクルとして、このサイクルを1回以上行うことで、前記基板上に所定膜厚の薄膜を形成する処理を行うと共に、前記処理容器内に前記原料ガスを供給する直前に、前記バルブを一時的にフルクローズして前記排気管を一時的に閉塞するように、前記原料ガス供給系、前記反応ガス供給系、前記バルブおよび前記排気装置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。 A processing container for accommodating and processing the substrate;
A raw material gas supply system for supplying a raw material gas into the processing vessel;
A reaction gas supply system for supplying a reaction gas different from the source gas into the processing vessel;
An exhaust pipe for exhausting the inside of the processing vessel;
A valve provided in the exhaust pipe;
An exhaust device connected to the exhaust pipe;
The process of supplying the raw material gas into the processing container containing the substrate and exhausting it from the exhaust pipe, and the process of supplying the reaction gas into the processing container and exhausting from the exhaust pipe are defined as one cycle. By performing the cycle one or more times, a process for forming a thin film with a predetermined thickness on the substrate is performed, and the valve is temporarily fully closed immediately before supplying the source gas into the processing container. A substrate processing apparatus comprising: a source gas supply system, the reaction gas supply system, the valve, and a control unit that controls the exhaust device so as to temporarily close the exhaust pipe.
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014175509A (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing apparatus and program |
CN108780751A (en) * | 2016-03-28 | 2018-11-09 | 株式会社国际电气 | The manufacturing method and recording medium of substrate processing device, semiconductor devices |
JP2018206827A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus and program |
JP2019176135A (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 株式会社Kokusai Electric | Substrate processing apparatus, control system, and manufacturing method for semiconductor device |
JP2019212891A (en) * | 2017-10-18 | 2019-12-12 | 漢陽大学校産学協力団Industry−Univers | Layer, multilevel element, method for fabricating multilevel element, and method for driving multilevel element |
JP2021061428A (en) * | 2020-12-25 | 2021-04-15 | 株式会社Kokusai Electric | Manufacturing method for semiconductor device, substrate processing device, and program |
CN113025996A (en) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | 东京毅力科创株式会社 | Film forming method |
US11060190B2 (en) | 2018-03-29 | 2021-07-13 | Kokusai Electric Corporation | Substrate processing apparatus and control system |
CN113451109A (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | 株式会社国际电气 | Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium |
-
2010
- 2010-09-10 JP JP2010203018A patent/JP2012059997A/en active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014175509A (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing apparatus and program |
CN108780751A (en) * | 2016-03-28 | 2018-11-09 | 株式会社国际电气 | The manufacturing method and recording medium of substrate processing device, semiconductor devices |
CN108780751B (en) * | 2016-03-28 | 2022-12-16 | 株式会社国际电气 | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium |
JP2018206827A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 株式会社Kokusai Electric | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus and program |
JP2019212891A (en) * | 2017-10-18 | 2019-12-12 | 漢陽大学校産学協力団Industry−Univers | Layer, multilevel element, method for fabricating multilevel element, and method for driving multilevel element |
US11060190B2 (en) | 2018-03-29 | 2021-07-13 | Kokusai Electric Corporation | Substrate processing apparatus and control system |
JP2019176135A (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 株式会社Kokusai Electric | Substrate processing apparatus, control system, and manufacturing method for semiconductor device |
CN113025996A (en) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | 东京毅力科创株式会社 | Film forming method |
JP2021101459A (en) * | 2019-12-24 | 2021-07-08 | 東京エレクトロン株式会社 | Film formation method |
JP7330091B2 (en) | 2019-12-24 | 2023-08-21 | 東京エレクトロン株式会社 | Deposition method |
CN113451109A (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-28 | 株式会社国际电气 | Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium |
CN113451109B (en) * | 2020-03-24 | 2024-03-29 | 株式会社国际电气 | Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium |
JP2021061428A (en) * | 2020-12-25 | 2021-04-15 | 株式会社Kokusai Electric | Manufacturing method for semiconductor device, substrate processing device, and program |
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