JP2012175057A - 成膜方法および成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも第1の原料ガスおよび第2の原料ガスを基板に対して交互に供給することにより、第1の原料ガスと第2の原料ガスとの反応により生じる反応生成物質の薄膜を基板に堆積する成膜方法が開示される。この方法は、基板が収容される処理容器内にガスを供給することなく処理容器内を真空排気するステップと、処理容器内に不活性ガスを所定の圧力まで供給するステップと、処理容器内の真空排気を停止した状態で、不活性ガスが所定の圧力に満たされた処理容器内に第1の原料ガスを供給するステップと、第1の原料ガスの供給を停止するとともに処理容器内を真空排気するステップと、処理容器内に第2の原料ガスを供給するステップと、第2の原料ガスの供給を停止するとともに処理容器内を真空排気するステップとを含む。
【選択図】図3
Description
図1は、本実施形態によるALD装置を模式的に示す縦断面図であり、図2は、図1のALD装置の横断面図である。
図1に示すように、ALD装置80は、下端が開口された有天井の円筒体状を有する、たとえば石英により形成される処理容器1を有している。処理容器1内の上方には、石英製の天井板2が設けられている。また、処理容器1の下端開口部には、例えばステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド3がOリング等のシール部材4を介して連結されている。
まず、ウエハボート5にウエハWを搭載し、アーム13によりウエハボート5を処理容器1内に収容する。その後、処理容器1内にいずれのガスも供給しないで(開閉バルブ17a、20c、および41aを閉じて)、処理容器1の主弁1を開き、圧力制御器PCの圧力調整弁を全開にして、真空ポンプVPにより、処理容器1内を到達真空度まで排気する(図3のステップS31)。
以下、上述のステップを所定の回数(所望の膜厚が得られる回数)だけ繰り返し(図3のステップS37およびステップS37:NO)、所定の回数に達した時点で(ステップS37:YES)、窒化シリコン膜の堆積が終了する。具体的には、主弁MVを開いて処理容器1内を到達真空度まで排気した後、主弁MVを閉じて処理容器1内に窒素ガスを供給し、処理容器1内の圧力を大気圧に戻す。次いで、アーム13によりウエハボート5を処理容器1から下げてウエハWを所定のローダ/アンローダにより取り出すことにより窒化シリコン膜の堆積が終了する。
まず、DCSガスを供給する前の処理容器1内の圧力が比較的低い場合には、処理容器1内に供給されたDCSガスは、図7(a)の上段に矢印Aで示すように、DCSガスは、Si含有ガス分散ノズル22のガス吐出孔22aから遠い位置まで到達することができる。処理容器1内の圧力が低ければ、ガス分子の平均自由行程が長くなるためである。この場合において、仮にウエハボート5を回転せずにDCSガスとNH3ガスとを交互に供給すると、ウエハボート5(支柱6)に支持されるウエハWの面内の膜厚は、図7(a)の中段に示すように、ガス吐出孔22aに近い端部(近端部)から遠い端部(遠端部)にかけて一様に薄くなる。このような状況において、ウエハW上の膜厚を均一化するためにウエハボート5を回転して窒化シリコン膜を堆積すれば、近端部と遠端部での膜厚が相殺されて膜厚が均一化されるが、図7(a)の下段に示すように、その膜厚分布は凹状になる。
一方、DCSガスを供給する前の処理容器1内の圧力が比較的高い場合には、処理容器1内の窒素ガス分子によりDCSガスの流れが妨げられ、図7(b)の上段に矢印Bで示すように、ウエハWの中央部程度までしか到達できない。この場合において、仮にウエハボート5を回転せずにDCSガスとNH3ガスとを交互に供給すると、図7(b)の中段に示すように、ウエハW上の薄膜の膜厚は、近端部から中央部までは、徐々に薄くなるものの比較的厚く、中央部から遠端部にかけてはかなり薄くなる。このような状況の下でウエハボート5を回転して窒化シリコン膜を堆積すれば、遠端部の比較的厚い膜厚が、近端部における極めて薄い膜厚により相殺されるため、ウエハW面内の外縁に近い外周部領域での膜厚が薄くなり、ウエハWのほぼ中央部での膜厚が厚くなる。この結果、図7(b)の下段に示すように、ウエハW面内の膜厚分布は凸状になる。
Claims (8)
- 少なくとも第1の原料ガスおよび第2の原料ガスを基板に対して交互に供給することにより、前記第1の原料ガスと前記第2の原料ガスとの反応により生じる反応生成物質の薄膜を前記基板に堆積する成膜方法であって、
前記基板が収容される処理容器内にガスを供給することなく前記処理容器内を真空排気するステップと、
前記処理容器内に不活性ガスを所定の圧力まで供給するステップと、
前記処理容器内の真空排気を停止した状態で、前記不活性ガスが前記所定の圧力に満たされた前記処理容器内に前記第1の原料ガスを供給するステップと、
前記第1の原料ガスの供給を停止するとともに前記処理容器内を真空排気するステップと、
前記処理容器内に前記第2の原料ガスを供給するステップと、
前記第2の原料ガスの供給を停止するとともに前記処理容器内を真空排気するステップと
を含む成膜方法。 - 前記不活性ガスが、窒素ガスおよび希ガスのうちのいずれか一つである、請求項1に記載の成膜方法。
- 前記不活性ガスが、前記処理容器内に前記第1の原料ガスを供給する配管から前記処理容器内に供給される、請求項1または2に記載の成膜方法。
- 前記第1の原料ガスの供給源と前記処理容器とを繋ぐ配管に設けられたバッファータンクに前記第1の原料を溜めるステップを更に含み、
前記第1の原料ガスを供給するステップにおいて、前記バッファータンクから前記第1の原料ガスが供給される、請求項1から3のいずれか一項に記載の成膜方法。 - 基板を収容可能な処理容器と、
前記処理容器内に第1の原料ガスを供給する第1の原料ガス供給部と、
前記処理容器内に第2の原料ガスを供給する第2の原料ガス供給部と、
前記処理容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記処理容器内を真空排気する排気部と、
前記処理容器内にガスを供給することなく前記処理容器内を真空排気し、前記処理容器内に不活性ガスを所定の圧力まで供給し、前記処理容器内の真空排気を停止した状態で、前記不活性ガスが前記所定の圧力に満たされた前記処理容器内に前記第1の原料ガスを供給し、前記第1の原料ガスの供給を停止するとともに前記処理容器内を真空排気し、前記処理容器内に前記第2の原料ガスを供給し、前記第2の原料ガスの供給を停止するとともに前記処理容器内を真空排気するよう前記第1の原料ガス供給部、前記第2の原料ガス供給部、前記不活性ガス供給部、および前記排気部を制御する制御部と
を備える成膜装置。 - 前記不活性ガスが、窒素ガスおよび希ガスのうちのいずれか一つである、請求項5に記載の成膜装置。
- 前記第1の原料ガス供給部は、前記処理容器内に配置されるガス供給管を含み、
当該ガス供給管が、前記処理容器内への前記不活性ガスの供給に利用される、請求項5または6に記載の成膜装置。 - 前記第1の原料ガスの供給源と前記処理容器とを繋ぐ配管に設けられ、前記第1の原料を溜めるバッファータンクを更に備え、
前記第1の原料ガスを供給する際に、前記バッファータンクから前記第1の原料ガスが供給される、請求項5から7のいずれか一項に記載の成膜装置。
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