JP2014011357A - 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】真空容器12内にて回転テーブル2に載置された基板Wを公転させながら窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素からなる反応生成物の分子層を積層して薄膜を得るにあたり、回転テーブル2を回転させて基板Wを公転させながら、反応生成物を得るための原料ガスである第1の処理ガスを供給し、次いで、第1の処理ガスが基板Wに供給された位置に対して、回転テーブル2の周方向に離間して設けられた位置にて、前記第1の処理ガスを窒化するためのガスである第2の処理ガスを供給する。しかる後、薄膜に生じる応力を調節するために、前記基板Wに形成された反応生成物の分子層に対して紫外線を照射する。
【選択図】図2
Description
前記回転テーブルを回転させて基板を公転させながら、前記反応生成物を得るための原料ガスである第1の処理ガスを前記基板に対して供給する工程と、
前記第1の処理ガスが基板に供給された位置に対して前記回転テーブルの周方向に離間して設けられた位置にて、前記基板に吸着した第1の処理ガスを窒化するためのガスである第2の処理ガスを基板に供給する工程と、
前記回転テーブルの周方向において前記第1の処理ガスが供給される位置と第2の処理ガスが供給される位置との間にて第1の処理ガスと第2の処理ガスとを分離する工程と、
前記薄膜に生じる応力を調節するために、前記回転テーブル上の基板に形成された前記反応生成物の分子層に対して紫外線を照射する工程と、を含むことを特徴とする。
(a)前記第1の処理ガスを基板に供給する工程と、前記第2の処理ガスを基板に供給する工程と、前記紫外線を照射する工程と、からなるサイクルが回転テーブルの1回転の間に行われること。
(b)前記薄膜は、前記基板に対して応力を加えるためのストレスライナー膜であること。ここで前記基板には凸部が形成されており、前記薄膜は、凸部の壁面に沿って形成されること。
(c)前記基板には、パターンが形成される被処理膜と、ライン状のマスクパターンとが下方側からこの順に積層され、前記薄膜は、前記マスクパターンのマスク部分の両側壁に接する堆積部分を得るために形成され、この堆積部分は、前記マスク部分を除去した後に当該堆積部分を次のマスク部分として前記被処理膜をパターニングするためのものであり、前記紫外線照射部は、前記堆積部分の倒壊を抑えるために、前記反応生成物の分子層に照射される紫外線の量が、下層側よりも上層側の方が大きくなるように紫外線の照射量を調節する工程を含むこと。
(d)基板に積層される反応生成物の分子層のうち、m層中、n層(但し、m、nはm>nの関係にある自然数)に対しては紫外線が照射されないように、前記紫外線を照射する工程を間欠的に実行すること。
また、分離ガスノズル41、42は、分離ガスであるN2(窒素)ガスのガス供給源に各々接続されている。
以下、当該成膜装置の作用について説明する。
一方、例えばCVD法やALD法によりAlN膜の成膜を行った後に、紫外線を照射してこのAlN膜に発生する応力を調節する場合には、紫外線照射の効果がAlN膜の表面近傍にしか及ばないので、応力を調節可能な範囲が狭くなってしまう。
第2の適用例は、背景技術にて説明したダブルパターニングに利用するSiN膜を成膜する際に、本例の成膜装置を利用してSiN膜に発生する応力を調節する。
図11に示すように、例えば表面にSiO2膜からなる被処理膜904が成膜され、その上面に、アモルファスシリコンのマスク部分903を有するライン状のマスクパターンが形成された状態のウエハWに対して、被処理膜904のダブルパターニングを行う場合について説明する。
ここで、紫外線照射部6に設けられる発光管は、直管型のものに限定されるものではなく、バルブ型のものを用いてもよい。図18、図19には、バルブ型のランプバルブ611を備えたUVランプ61aを多数、配置した紫外線照射部6aの例を示している。
図21の分解斜視図に示すように、プラズマ発生部8は、電極82に接続されると共に、コイル状に巻回されたアンテナ8と、このアンテナ8により発生する電界及び磁界のうち、電界を選択的に減衰させるために設けられたファラデーシールド84と、アンテナ8とファラデーシールド84とを互いに絶縁するために、これらの機器81、84の間に設けられた例えば石英板からなる絶縁板83と、を備えたICP(Inductively Coupled Plasma)プラズマ発生器として構成されている。
A.実験条件
ALD法により成膜した厚さ50nmのAlN膜(原料ガス;TMA、窒化ガス;NH3)に対し、(1)紫外線照射、(2)プラズマ処理、(3)加熱処理の各処理を行い、AlN膜に発生する応力を測定した。
R=2Lw/D …(1)
但し、R;反ったウエハWの曲率半径、L;レンズM3の焦点距離、D;位置センサーM4で検出されたレーザー光の入射位置の距離、w;レーザー光の走査距離である。
そして、下記(2)式(Stoneyの式)により、AlN膜の応力σを求める。
σ=(EStS 2)/{6(1−νS)RtF} …(2)
但し、ES;ウエハWのヤング率、νS;ウエハWのポアソン比、tS;ウエハWの厚さ、tF;AlN膜の膜厚である。
(実施例1−2)実施例1−1に対して、ウエハの加熱温度を350℃、AlN膜に照射する紫外線を波長405nm、0.7Wに変更した。
(実施例2−1)真空容器内配置した平行平板からなる上部電極と下部電極とを備えた容量結合プラズマ装置の下部電極上にウエハWを載置し、真空容器内を666.7Paの圧力に調節しつつ、Arガスを1.6slm(標準リットル(0℃、1気圧)/分を意味する。以下、同じ)、水素ガスを2.0slm、NH3ガスを1.5slmの流量で供給し、上部下部電極に450kHz、800Wの電力を印加してプラズマを発生させ、ウエハWに対するプラズマ処理を60秒行った。その後、AlN膜の応力を計測した。
(実施例2−2)実施例2−1に対して、供給するガスをArガス1.6sln、N2ガス1.6slnに変更した。
(参考例)133Paの真空雰囲気下においてウエハWを500℃で、2時間加熱処理した。その後、AlN膜の応力を計測した。
(参照例)AlNの成膜後、処理を行わずにAlN膜の応力を計測した。
上述の各実施例、参照例、参考例の結果を図23に示す。図中、縦軸は、AlN膜に生じた応力の大きさを示し、この値が正の値である場合、当該AlN膜が引張応力膜であることを意味している。図23を見ると、各実施例、参照例、参考例のすべてのAlN膜は引張応力膜であることが確認できる。
1 真空容器
2 回転テーブル
31 第1の処理ガスノズル
32 第2の処理ガスノズル
41、42
分離ガスノズル
6、6a 紫外線照射部
61、61a
UVランプ
8 プラズマ発生部
90、90a、90b、90c
ストレスライナー膜
90d SiN膜
90e サイドウォール
900 分子層
903 マスク部分
91 基板
Claims (9)
- 真空容器内にて回転テーブルに載置された基板を公転させながら互いに異なる処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回繰り返して窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素からなる反応生成物の分子層を積層して薄膜を得る成膜方法であって、
前記回転テーブルを回転させて基板を公転させながら、前記反応生成物を得るための原料ガスである第1の処理ガスを前記基板に対して供給する工程と、
前記第1の処理ガスが基板に供給された位置に対して前記回転テーブルの周方向に離間して設けられた位置にて、前記基板に吸着した第1の処理ガスを窒化するためのガスである第2の処理ガスを基板に供給する工程と、
前記回転テーブルの周方向において前記第1の処理ガスが供給される位置と第2の処理ガスが供給される位置との間にて第1の処理ガスと第2の処理ガスとを分離する工程と、
前記薄膜に生じる応力を調節するために、前記回転テーブル上の基板に形成された前記反応生成物の分子層に対して紫外線を照射する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。 - 前記第1の処理ガスを基板に供給する工程と、前記第2の処理ガスを基板に供給する工程と、前記紫外線を照射する工程と、からなるサイクルが回転テーブルの1回転の間に行われることを特徴とする請求項1に記載の成膜方法。
- 前記薄膜は、前記基板に対して応力を加えるためのストレスライナー膜であることを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。
- 前記基板には凸部が形成されており、前記薄膜は、凸部の壁面に沿って形成されることを特徴とする請求項3に記載の成膜方法。
- 前記基板には、パターンが形成される被処理膜と、ライン状のマスクパターンとが下方側からこの順に積層され、前記薄膜は、前記マスクパターンのマスク部分の両側壁に接する堆積部分を得るために形成され、この堆積部分は、前記マスク部分を除去した後に当該堆積部分を次のマスク部分として前記被処理膜をパターニングするためのものであり、
前記紫外線照射部は、前記堆積部分の倒壊を抑えるために、前記反応生成物の分子層に照射される紫外線の量が、下層側よりも上層側の方が大きくなるように紫外線の照射量を調節する工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の成膜方法。 - 基板に積層される反応生成物の分子層のうち、m層中、n層(但し、m、nはm>nの関係にある自然数)に対しては紫外線が照射されないように、前記紫外線を照射する工程を間欠的に実行することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の成膜方法。
- 真空容器内にて回転テーブルに載置された基板を公転させながら互いに異なる処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回繰り返して窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素からなる反応生成物の分子層を積層して薄膜を得る成膜装置であって、
前記反応生成物を得るための原料ガスである第1の処理ガスを前記基板に対して供給する第1の処理ガス供給部と、
前記第1の処理ガス供給部に対して前記回転テーブルの周方向に離間して設けられ、前記基板に吸着した第1の処理ガスを窒化するためのガスである第2の処理ガスを基板に供給する第2の処理ガス供給部と、
前記回転テーブルの周方向において前記第1の処理ガス供給部と第2の処理ガス供給部との間に設けられ、第1の処理ガスと第2の処理ガスとの混合を避けるための分離領域と、
前記薄膜に生じる応力を調節するために、前記回転テーブル上の基板に形成された前記反応生成物の分子層に対して紫外線を照射する紫外線照射部と、を備えることを特徴とする成膜装置。 - 前記基板に第1の処理ガスが吸着されるステップと、吸着されたガスが第2の処理ガスにより窒化されて反応生成物の分子層が形成されるステップと、前記分子層に対して紫外線を照射するステップと、からなるサイクルを複数回繰り返すように制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項7に記載の成膜装置。
- 真空容器内にて回転テーブルに載置された基板を公転させながら互いに異なる処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回繰り返して薄膜を得る成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは請求項1ないし6のいずれか一つに記載された成膜方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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