JP2014060378A5

JP2014060378A5 - シリコン窒化膜の成膜方法、及びシリコン窒化膜の成膜装置

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Publication number: JP2014060378A5
Application number: JP2013084241A
Authority: JP
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2016-06-02

Claims

処理容器内に収容された基板上にシリコン窒化膜を成膜する成膜方法であって、
前記処理容器内にシラン系ガスと、窒素ガス及び水素ガス、又はアンモニアガスとを含む処理ガスを供給し、
前記処理ガスを励起させてプラズマを生成し、当該プラズマによるプラズマ処理を行って基板上にシリコン窒化膜を成膜し、
前記シリコン窒化膜の成膜中又は成膜後に、高周波電源のＯＮ／ＯＦＦを間欠的に制御することによって、前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加することを特徴とする、シリコン窒化膜の成膜方法。
前記処理容器内に前記処理ガスを供給する処理は、前記処理ガスに含まれるガスのうち少なくとも前記シラン系ガスの供給を間欠的に行い、
前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加する処理は、前記シラン系ガスの供給が行われる前記シリコン窒化膜の成膜中に、前記高周波電源をＯＮ制御し、前記シラン系ガスの供給が停止されるタイミングで、前記高周波電源をＯＦＦ制御することによって、前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加することを特徴とする、請求項１に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
前記処理容器内に前記処理ガスを供給する処理は、前記処理ガスに含まれるガスのうち少なくとも前記シラン系ガスの供給を間欠的に繰り返し、
前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加する処理は、前記シラン系ガスの供給が行われる前記シリコン窒化膜の成膜中に、前記高周波電源をＯＮ制御し、前記シラン系ガスの供給が停止されるタイミングから前記シラン系ガスの供給が再開されるタイミングまでの所定期間に、前記高周波電源をＯＦＦ制御することによって、前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加することを特徴とする、請求項１に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加する処理は、前記所定期間のうち前記シラン系ガスの供給が再開されるタイミングで、前記高周波電源をＯＦＦ制御することを特徴とする、請求項３に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
前記処理容器内に前記処理ガスを供給する処理は、前記処理ガスに含まれるガスのうち少なくとも前記シラン系ガスの供給を間欠的に繰り返し、
前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加する処理は、前記シラン系ガスの供給が停止されるタイミングで、前記高周波電源をＯＮ制御し、前記シラン系ガスの供給が行われる前記シリコン窒化膜の成膜中に、前記高周波電源をＯＦＦ制御することによって、前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加することを特徴とする、請求項１に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加する処理の処理時間は、前記シリコン窒化膜の膜厚が厚くなるほど、長くなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
前記処理容器内に供給される前記処理ガスにおいて、前記シラン系ガスの供給流量に対する前記窒素ガスの供給流量の比は、１〜１．５であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
基板上にシリコン窒化膜を成膜する成膜装置であって、
基板を収容し処理する処理容器と、
前記処理容器内に、シラン系ガスと、窒素ガス及び水素ガス、又はアンモニアガスとを含む処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガスを励起させてプラズマを生成するプラズマ励起部と、
前記基板に対してバイアス電界を印加する高周波電源と、
前記処理ガス供給部によって前記処理容器内にシラン系ガスと、窒素ガス及び水素ガス、又はアンモニアガスとを含む処理ガスを供給し、前記プラズマ励起部によって前記処理ガスを励起させてプラズマを生成し、当該プラズマによるプラズマ処理を行って基板上にシリコン窒化膜を成膜し、前記シリコン窒化膜の成膜中又は成膜後に、前記高周波電源のＯＮ／ＯＦＦを間欠的に制御することによって、前記シリコン窒化膜の一部に対してバイアス電界を印加する制御部と、を有することを特徴とする、シリコン窒化膜の成膜装置。
前記処理ガスは、前記シリコン窒化膜を成膜するための原料ガスと、前記プラズマを生成するためのプラズマ励起用ガスとを含み、
前記処理容器の上部には、前記プラズマ励起部が設けられ、
前記処理容器の下部には、基板を載置する載置部が設けられ、
前記プラズマ励起部と前記載置部との間には、前記処理容器内を区画し、前記処理ガス供給部を構成するプラズマ励起用ガス供給構造体及び原料ガス供給構造体が設けられ、
前記プラズマ励起用ガス供給構造体には、前記プラズマ励起部側の領域に前記プラズマ励起用ガスを供給するプラズマ励起用ガス供給口と、前記プラズマ励起部側の領域で生成された前記プラズマを前記載置部側の領域に通過させる開口部とが形成され、
前記原料ガス供給構造体には、前記載置部側の領域に前記原料ガスを供給する原料ガス供給口と、前記プラズマ励起部側の領域で生成された前記プラズマを前記載置部側の領域に通過させる開口部とが形成されていることを特徴とする、請求項８に記載のシリコン窒化膜の成膜装置。
前記プラズマ励起用ガス供給構造体は、前記プラズマ励起部から３０ｍｍ以内の位置に配置されていることを特徴とする、請求項９に記載のシリコン窒化膜の成膜装置。
前記原料ガス供給口は、その内径が内側から外側に向かってテーパ状に拡大するように形成されていることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のシリコン窒化膜の成膜装置。