JP2019019391A - Film deposition apparatus - Google Patents

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雅通 原田
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Abstract

To provide a film deposition apparatus capable of forming a uniform film by using a center-flow process where a gas is supplied from right above the center of a substrate and exhausted from the outer periphery of the substrate.SOLUTION: A film deposition apparatus of an embodiment of the invention is equipped with a film deposition chamber, a stage and a shower head. The stage supports an object substrate set in the film deposition chamber. The shower head is arranged opposite the stage and has a flow channel of a gas to be introduced into the film deposition chamber. The flow channel has an opening of a round shape when cut by a plane parallel to the stage, wherein the area of the opening gets larger toward the stage. The flow channel is arranged opposite the center of the object substrate. The product r×h is constant in all planes parallel to the stage, wherein r indicates a radius of the flow channel when cut by a plane parallel to the stage, and h indicates a distance between the parallel plane and the stage.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、例えばALD(Atomic Layer Deposition)法による成膜に用いられる成膜装置に関する。   The present invention relates to a film formation apparatus used for film formation by, for example, an ALD (Atomic Layer Deposition) method.

MOS FETの高性能化、低消費電力化を進めるうえで欠かせないのがゲート絶縁膜の薄膜化である。これまではゲート絶縁膜としてSiOやSiONが使われてきたが、これらの材料では薄膜化とともにリーク電流が急増してしまう。これを防ぐために、高誘電率(High−k)ゲート絶縁膜とメタルゲートが必須となる。High−kゲート絶縁膜としては、例えばHfO(二酸化ハフニウム)、HfAlO、HfSiO等が用いられている。
数nmの厚さのHigh−kゲート絶縁膜を基板に面内均一に形成するために、堆積膜厚の微細な制御が可能な原子層堆積(Atomic Layer Deposition:ALD)法が用いられている。
Thinning the gate insulating film is indispensable for improving the performance and power consumption of MOS FETs. Up to now, SiO 2 and SiON have been used as the gate insulating film, but with these materials, the leakage current increases rapidly as the thickness is reduced. In order to prevent this, a high dielectric constant (High-k) gate insulating film and a metal gate are essential. As the high-k gate insulating film, for example, HfO 2 (hafnium dioxide), HfAlO, HfSiO, or the like is used.
In order to uniformly form a high-k gate insulating film having a thickness of several nanometers on a substrate, an atomic layer deposition (ALD) method capable of finely controlling the deposited film thickness is used. .

ALD法による成膜が可能な成膜装置では、基板に対して反応ガスを供給する供給口が基板の横に設けられ、基板を回転させた状態でガスが供給される(例えば特許文献1参照)。   In a film forming apparatus capable of forming a film by the ALD method, a supply port for supplying a reaction gas to the substrate is provided on the side of the substrate, and the gas is supplied in a state where the substrate is rotated (see, for example, Patent Document 1). ).

国際公開第2005/088692号International Publication No. 2005/088692

上述のような基板の横側からガスを供給するサイドフロー方式の成膜装置では、チャンバの容積が大きくなり、面内均一に成膜するためにガス導入の構造が複雑になる。   In the side flow type film forming apparatus for supplying gas from the side of the substrate as described above, the volume of the chamber becomes large, and the structure for introducing gas is complicated in order to form a film uniformly in the surface.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、基板の中央の直上からガスを供給し、基板の外周から排気するセンターフロー方式の成膜装置を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a center flow type film forming apparatus that supplies gas from directly above the center of the substrate and exhausts it from the outer periphery of the substrate.

上記目的を達成するため、本発明の一形態の成膜装置は、成膜室と、ステージと、シャワーヘッドとを具備する。
上記ステージは、上記成膜室に設けられた被処理基板を支持する。
上記シャワーヘッドは、上記ステージに対向配置され、上記成膜室内へ導入されるガスが通過する流路であって上記ステージに平行な面で切断した形状が円形であり上記ステージに向かって開口面積が大きくなる流路を有する。上記流路は、上記被処理基板の中央部に対応して設置され、上記ステージに平行な面で切断した上記流路の半径をrとし、上記平行な面と上記ステージとの距離をhとしたときに、上記ステージに平行な面すべてでr×hが一定となっている。
In order to achieve the above object, a film formation apparatus of one embodiment of the present invention includes a film formation chamber, a stage, and a shower head.
The stage supports a substrate to be processed provided in the film formation chamber.
The shower head is arranged to face the stage, and is a flow path through which a gas introduced into the film formation chamber passes. The shower head is circular in a shape parallel to the stage and has an opening area toward the stage. Has a channel that becomes larger. The flow path is installed corresponding to the central portion of the substrate to be processed, the radius of the flow path cut by a plane parallel to the stage is r, and the distance between the parallel plane and the stage is h When this is done, r × h is constant on all surfaces parallel to the stage.

本発明のこのような構成によれば、シャワーヘッドの流路が、rhが一定となるように構成されているので、被処理基板に供給されるガスのフラックス(流束)を被処理基板の面内でほぼ均一とすることができる。これにより、被処理基板上に膜厚が面内でほぼ均一な膜を成膜することができる。   According to such a configuration of the present invention, since the flow path of the shower head is configured so that rh is constant, the flux (flux) of the gas supplied to the substrate to be processed is changed to that of the substrate to be processed. It can be made almost uniform in the plane. As a result, a film having a substantially uniform film thickness can be formed on the substrate to be processed.

上記ガスの供給源と、上記供給源と上記シャワーヘッドとの間に配置された上記供給源からのガスを拡散する拡散板とを更に具備してもよい。   You may further comprise the said gas supply source and the diffusion plate which diffuses the gas from the said supply source arrange | positioned between the said supply source and the said shower head.

このように拡散板を設けることにより、断面積が比較的小さいガスの供給管からのガスを被処理基板と平行な面方向に拡散させることができる。これにより、平行な面方向に拡散させたガスがシャワーヘッドの流路を通って被処理基板へ供給されるので、被処理基板上に成膜される膜の膜厚を更に面内で均一なものとすることができる。   By providing the diffusion plate in this manner, the gas from the gas supply pipe having a relatively small cross-sectional area can be diffused in the plane direction parallel to the substrate to be processed. As a result, the gas diffused in the parallel plane direction is supplied to the substrate to be processed through the flow path of the showerhead, so that the film thickness of the film formed on the substrate to be processed can be made more uniform in the plane. Can be.

上記供給源は、原料ガスを供給する原料ガス供給源と反応ガスを供給する反応ガス供給源とを有し、上記原料ガス供給源からの上記被処理基板の表面への上記原料ガスの供給と、上記反応ガス供給源からの上記被処理基板上の上記原料ガスと反応する上記ガスの供給とが交互に繰り返し行われてもよい。   The supply source includes a source gas supply source for supplying a source gas and a reaction gas supply source for supplying a reaction gas, and the supply of the source gas from the source gas supply source to the surface of the substrate to be processed. The supply of the gas that reacts with the source gas on the substrate to be processed from the reaction gas supply source may be alternately repeated.

このように、原料ガスの供給と反応ガスの供給を交互に繰り返して成膜するALD法による成膜に適用してもよい。   As described above, the present invention may be applied to film formation by the ALD method in which the supply of the source gas and the supply of the reaction gas are alternately repeated.

上記原料ガスは塩化ハフニウム(IV)であり、上記反応ガスは水蒸気であってもよい。
これにより、二酸化ハフニウムを成膜することができる。塩化ハフニウム(IV)のようなセルフリミテーションしないガスを用いた成膜においても、シャワーヘッドの流路が、rhが一定となるように構成されているので、被処理基板に供給されるガスのフラックスを被処理基板の面内でほぼ均一とすることができるため、面内でほぼ均一な膜厚の二酸化ハフニウムを得ることができる。
The source gas may be hafnium chloride (IV), and the reaction gas may be water vapor.
Thereby, hafnium dioxide can be deposited. Even in film formation using a gas that does not self-limit such as hafnium (IV) chloride, the flow path of the shower head is configured so that rh is constant, so that the gas supplied to the substrate to be processed Since the flux can be made substantially uniform within the surface of the substrate to be processed, hafnium dioxide having a substantially uniform film thickness within the surface can be obtained.

以上述べたように、本発明によれば、面内でほぼ均一な膜厚の薄膜を成膜することができる成膜装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a film forming apparatus capable of forming a thin film having a substantially uniform film thickness in a plane.

本発明の一実施形態の成膜装置の概観図であり、ALDモジュール及びガス導入系統を説明する図である。It is a general-view figure of the film-forming apparatus of one Embodiment of this invention, and is a figure explaining an ALD module and a gas introduction system. 図1の成膜装置の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the film-forming apparatus of FIG. 図1に示す成膜装置のシャワーヘッド付近の部分拡大図である。It is the elements on larger scale near the shower head of the film-forming apparatus shown in FIG. 図3のシャワーヘッドの曲面形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the curved surface shape of the shower head of FIG. 図1の成膜装置において、成膜室へ導入するガスのガス速度のX軸成分、Z軸成分それぞれのガス速度分布をシュミレーションした図である。In the film forming apparatus of FIG. 1, the gas velocity distribution of each of the X-axis component and the Z-axis component of the gas velocity of the gas introduced into the film forming chamber is simulated. 比較例のシャワーヘッドを備えた成膜装置において、成膜室へ導入したガスのガス速度のX軸成分、Z軸成分それぞれのガス速度分布をシュミレーションした図である。In the film-forming apparatus provided with the shower head of the comparative example, it is the figure which simulated the gas velocity distribution of each X-axis component and Z-axis component of the gas velocity of the gas introduced into the film-forming chamber. 図1に示す成膜装置における、図5を基に作成したガスのフラックス(Flux、流束)をシュミレーションした概念図である。It is the conceptual diagram which simulated the flux (Flux, flux) of the gas produced based on FIG. 5 in the film-forming apparatus shown in FIG. 比較例の成膜装置における、図6を基に作成したガスのフラックス(Flux、流束)をシュミレーションした概念図である。It is the conceptual diagram which simulated the flux (Flux, flux) of the gas produced based on FIG. 6 in the film-forming apparatus of a comparative example. 図1の成膜装置を用い、第一工程での塩化ハフニウム(IV)の導入時間を異ならせて、第一工程から第四工程を繰り返して成膜した二酸化ハフニウムの膜厚分布を示す。The film thickness distribution of hafnium dioxide formed by repeating the first process to the fourth process using the film forming apparatus of FIG. 1 while varying the introduction time of hafnium (IV) chloride in the first process. 比較例の成膜装置を用い、第一工程での塩化ハフニウム(IV)の導入時間を振って、第一工程から第四工程を繰り返して成膜した二酸化ハフニウムの膜厚分布を示す。The film thickness distribution of hafnium dioxide formed by repeating the first step to the fourth step using the comparative film forming apparatus and varying the introduction time of hafnium (IV) chloride in the first step. 図1の成膜装置を用い、第三工程での水蒸気の導入時間を異ならせて、第一工程から第四工程を繰り返して成膜した二酸化ハフニウムの膜厚分布を示す。1 shows the film thickness distribution of hafnium dioxide formed by repeating the first to fourth steps by using the film forming apparatus of FIG. 1 and varying the introduction time of water vapor in the third step. 比較例の成膜装置を用い、第三工程での水蒸気の導入時間を異ならせて、第一工程から第四工程を繰り返して成膜した二酸化ハフニウムの膜厚分布を示す。The film thickness distribution of hafnium dioxide formed by repeating the first step to the fourth step using the film forming apparatus of the comparative example and varying the introduction time of water vapor in the third step. 比較例の成膜装置に設けられるステージと対向する面が平坦なシャワーヘッドにおける断面積Sとガス速度の関係をシュミレーションした図である。It is the figure which simulated the relationship between the cross-sectional area S and the gas velocity in the shower head with the flat surface facing the stage provided in the film-forming apparatus of a comparative example. 図1の成膜装置を用いて二酸化ハフニウムを成膜する際のガスの供給のタイミングを説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the supply timing of the gas at the time of forming hafnium dioxide into a film using the film-forming apparatus of FIG.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施形態に係る成膜装置は、被処理基板の中央部の直上からガスを供給するセンターフロー方式の成膜装置である。本実施形態においては、ALD法を用いて、薄膜として二酸化ハフニウム(HfO)を成膜する例をあげて説明する。ここでは、塩化ハフニウム(IV)(HfCl)ガスとHO(水蒸気)がプリカーサとして用いられる。 A film forming apparatus according to an embodiment of the present invention is a center flow type film forming apparatus that supplies a gas from directly above a central portion of a substrate to be processed. In this embodiment, an example in which hafnium dioxide (HfO 2 ) is formed as a thin film using the ALD method will be described. Here, hafnium chloride (IV) (HfCl 4 ) gas and H 2 O (water vapor) are used as a precursor.

[成膜装置]
図1は第1実施形態に係る成膜装置の概観図であり、ALDモジュール及びガス導入系統を説明する図である。図2は図1の成膜装置の部分拡大図であり、図2ではガス導入系統は簡略化して図示している。図3は、図2の成膜装置のシャワーヘッド付近の部分拡大図である。図4は図3のシャワーヘッドの底面の曲面形状を説明するための図である。
[Film deposition system]
FIG. 1 is an overview of the film forming apparatus according to the first embodiment, and is a view for explaining an ALD module and a gas introduction system. FIG. 2 is a partially enlarged view of the film forming apparatus of FIG. 1. In FIG. 2, the gas introduction system is shown in a simplified manner. FIG. 3 is a partially enlarged view of the vicinity of the shower head of the film forming apparatus of FIG. FIG. 4 is a view for explaining the curved surface shape of the bottom surface of the shower head of FIG.

成膜装置100は、成膜チャンバ101と、リッド部107と、成膜室105と、ヒータステージ104と、拡散板121と、ガス供給源111と、ガス供給バルブ112と、ガス供給管113とを具備する。   The film forming apparatus 100 includes a film forming chamber 101, a lid unit 107, a film forming chamber 105, a heater stage 104, a diffusion plate 121, a gas supply source 111, a gas supply valve 112, and a gas supply pipe 113. It comprises.

リッド部107は、リッド本体102とシャワーヘッド103とからなる。ヒータステージ104とシャワーヘッド103とは離間して対向配置される。また、成膜装置100は、成膜装置100の下部に設けられている排気ダクト140を介して成膜装置100内のガスを排気する排気ポンプを有する。   The lid portion 107 includes a lid body 102 and a shower head 103. The heater stage 104 and the shower head 103 are spaced apart from each other. In addition, the film forming apparatus 100 includes an exhaust pump that exhausts the gas in the film forming apparatus 100 via an exhaust duct 140 provided in the lower part of the film forming apparatus 100.

成膜チャンバ101は、内部にヒータステージ104及びリッド部107を収納可能に構成される。リッド部107は、成膜チャンバ101の内底部とともに、被処理基板110上に薄膜を成膜する成膜室105を形成する。リッド部107の外形は直径gが480mmの略円筒状を有している。尚、記載する各部の寸法はいずれも一例であり、これらに限定されない。   The film forming chamber 101 is configured to accommodate the heater stage 104 and the lid portion 107 therein. The lid portion 107 forms a film forming chamber 105 for forming a thin film on the substrate 110 to be processed together with the inner bottom portion of the film forming chamber 101. The outer shape of the lid portion 107 has a substantially cylindrical shape with a diameter g of 480 mm. In addition, all the dimensions of each part to describe are examples, and are not limited to these.

リッド部107の下部にはシャワーヘッド103が取り付けられている。リッド部107の略中央部にはガス供給源111からのガスが導入され、ガスを拡散する拡散室120が設けられている。またリッド部107の上部には拡散室120へガス供給源111からのガスを供給するためのガス供給路106が設けられている。   A shower head 103 is attached to the lower portion of the lid portion 107. A diffusion chamber 120 into which gas from the gas supply source 111 is introduced and diffuses is provided at a substantially central portion of the lid portion 107. A gas supply path 106 for supplying gas from the gas supply source 111 to the diffusion chamber 120 is provided above the lid portion 107.

リッド部107の下部は、成膜室105を構成する空間が設けられており、この空間の直径fは460mmである。拡散室120は、成膜室105とガス供給路106との間に位置する。   A space constituting the film forming chamber 105 is provided below the lid portion 107, and the diameter f of this space is 460 mm. The diffusion chamber 120 is located between the film formation chamber 105 and the gas supply path 106.

ガス供給路106は円筒状を有し、その直径nは20mmである。拡散室120は円筒状を有しており、その直径mは100mm、高さlは25mmである。ガス供給路106はXY平面と平行な面で切断した断面が比較的小さく、拡散室120のXY平面と平行な面で切断した断面はガス供給路106の断面よりも大きくなっている。   The gas supply path 106 has a cylindrical shape, and its diameter n is 20 mm. The diffusion chamber 120 has a cylindrical shape with a diameter m of 100 mm and a height l of 25 mm. The gas supply path 106 has a relatively small cross section cut along a plane parallel to the XY plane, and the cross section cut along a plane parallel to the XY plane of the diffusion chamber 120 is larger than the cross section of the gas supply path 106.

拡散室120の上部はガス供給路106と連通する開口を有する。シャワーヘッド103の上面103bは拡散室120の底面を形成する。これにより、拡散室120の下部はシャワーヘッド103に設けられている後述する流路103aと連通する開口を有する。   The upper part of the diffusion chamber 120 has an opening communicating with the gas supply path 106. The upper surface 103 b of the shower head 103 forms the bottom surface of the diffusion chamber 120. As a result, the lower part of the diffusion chamber 120 has an opening communicating with a flow path 103 a described later provided in the shower head 103.

拡散室120内には、その中央部にヒータステージ104と平行な平面形状(図上XY平面)が円形の拡散板121が配置される。拡散板121の厚さkは3mm、直径mは100mmである。拡散板121にはガスが通過可能な貫通孔121aが設けられている。拡散室120は、拡散板121によって図面上、上下に拡散室120a及び拡散室120bに仕切られる。拡散室120bの容積は拡散室120aの容積よりも大きくなるように設計される。   A diffusion plate 121 having a circular planar shape (XY plane in the drawing) parallel to the heater stage 104 is disposed in the center of the diffusion chamber 120. The thickness k of the diffusion plate 121 is 3 mm, and the diameter m is 100 mm. The diffusion plate 121 is provided with a through hole 121a through which gas can pass. The diffusion chamber 120 is divided into a diffusion chamber 120a and a diffusion chamber 120b vertically by a diffusion plate 121 in the drawing. The volume of the diffusion chamber 120b is designed to be larger than the volume of the diffusion chamber 120a.

ガス供給路106を拡散板121に投影したときに、ガス供給路106は拡散板121の領域内に位置する。これにより、ガス供給路106から拡散室120に供給されるガスは拡散板121に衝突し、拡散板121の上面に沿って流れ、その結果、対流が発生してガスが拡散室120a内で拡散される。この拡散されたガスは貫通孔121aを通って拡散室120bに導入される。   When the gas supply path 106 is projected onto the diffusion plate 121, the gas supply path 106 is located in the region of the diffusion plate 121. Thereby, the gas supplied from the gas supply path 106 to the diffusion chamber 120 collides with the diffusion plate 121 and flows along the upper surface of the diffusion plate 121. As a result, convection occurs and the gas diffuses in the diffusion chamber 120a. Is done. The diffused gas is introduced into the diffusion chamber 120b through the through hole 121a.

拡散板121をシャワーヘッド103の上面103bに投影したとき、拡散板121の貫通孔121aはシャワーヘッド103の上面103b内に位置する。これにより、拡散板121の貫通孔121aから拡散室120bに導入されるガスはシャワーヘッド103の上面に衝突し、シャワーヘッド103の上面103bに沿って流れ、その結果、対流が発生してガス拡散室120b内で拡散される。拡散されたガスは流路103aを通って、ヒータステージ104上に載置される被処理基板110へ供給される。   When the diffusion plate 121 is projected onto the upper surface 103 b of the shower head 103, the through hole 121 a of the diffusion plate 121 is located within the upper surface 103 b of the shower head 103. Thereby, the gas introduced into the diffusion chamber 120b from the through hole 121a of the diffusion plate 121 collides with the upper surface of the shower head 103 and flows along the upper surface 103b of the shower head 103. As a result, convection is generated and gas diffusion occurs. It is diffused in the chamber 120b. The diffused gas is supplied to the substrate 110 to be processed placed on the heater stage 104 through the flow path 103a.

ヒータステージ104は、成膜チャンバ101の側面に設けられている基板の搬出入口108から搬入される被処理基板110を支持する。ヒータステージ104は、直径eが336mmの円形の平面形状を有する。被処理基板110は直径oが300mmの円形状を有する。尚、被処理基板110の大きさはこれに限定されない。   The heater stage 104 supports a substrate 110 to be processed that is carried in from a substrate carry-in / out port 108 provided on a side surface of the film forming chamber 101. The heater stage 104 has a circular planar shape with a diameter e of 336 mm. The substrate to be processed 110 has a circular shape with a diameter o of 300 mm. Note that the size of the substrate to be processed 110 is not limited to this.

ガス供給源111は、原料ガスとしての塩化ハフニウム(IV)(HfCl)を供給する原料容器111aと、反応ガスとしての水蒸気(HO)を供給する水容器111cとを有する。 The gas supply source 111 includes a raw material container 111a that supplies hafnium chloride (IV) (HfCl 4 ) as a raw material gas, and a water container 111c that supplies water vapor (H 2 O) as a reactive gas.

成膜チャンバ101には、ガス供給管113、原料(HfCl)容器111aと、水(HO)容器111c、アルゴン(Ar)配管116が接続されている。原料(HfCl)容器111a及び水容器111cは、それぞれ136℃、5℃で温度制御されている。この2つの容器111a及び111cには、それぞれ流量を制御するMFC(Mass Flow Controller)114a及び114cが接続されている。このMFC114a及び114cによって、アルゴン配管115a、115cそれぞれを流れるアルゴンが流量制御され、原料容器111a、水容器111cにそれぞれ導入される。これにより、原料(HfCl)を含んだアルゴンガス、水を含んだアルゴンガスとして成膜室105に導入される。 A gas supply pipe 113, a raw material (HfCl 4 ) container 111 a, a water (H 2 O) container 111 c, and an argon (Ar) pipe 116 are connected to the film forming chamber 101. The temperature of the raw material (HfCl 4 ) container 111a and the water container 111c is controlled at 136 ° C. and 5 ° C., respectively. MFC (Mass Flow Controller) 114a and 114c for controlling the flow rate are connected to the two containers 111a and 111c, respectively. The flow rates of argon flowing through the argon pipes 115a and 115c are controlled by the MFCs 114a and 114c, respectively, and introduced into the raw material container 111a and the water container 111c, respectively. Thereby, the argon gas containing the raw material (HfCl 4 ) and the argon gas containing water are introduced into the film forming chamber 105.

アルゴン配管116から導入するアルゴンは、原料ガス及び反応ガスの供給を止めた後に流すパージ用ガスとして用いられる。アルゴン配管116には、流量を制御するMFC114bが接続されており、成膜室105には流量制御されたアルゴンガスが導入される。   Argon introduced from the argon pipe 116 is used as a purge gas that flows after the supply of the source gas and the reaction gas is stopped. An MFC 114 b for controlling the flow rate is connected to the argon pipe 116, and argon gas whose flow rate is controlled is introduced into the film forming chamber 105.

ガス供給バルブ112はガス供給バルブ112a〜112cを有する。ガス供給バルブ112a〜112cは、それぞれ原料容器111a、アルゴン配管116、水容器111cから拡散室120へのガスの供給量を調整するものである。ガス供給バルブ112a〜112cは、原料容器111a、アルゴン配管115、水容器111cからのガスをガス供給路106に供給するガス供給管113に設けられる。   The gas supply valve 112 has gas supply valves 112a to 112c. The gas supply valves 112a to 112c adjust the supply amount of gas from the raw material container 111a, the argon pipe 116, and the water container 111c to the diffusion chamber 120, respectively. The gas supply valves 112 a to 112 c are provided in a gas supply pipe 113 that supplies gas from the raw material container 111 a, the argon pipe 115, and the water container 111 c to the gas supply path 106.

ガス供給源111(原料容器111a及び水容器111c)、アルゴン配管116、ガス供給バルブ112、ガス供給管113は、ユニットとして構成されていてもよい。ガスの供給経路はヒータによって温度管理可能となっており、ヒータによりガスの蒸気圧が制御され、バルブにより供給量が制御される。   The gas supply source 111 (the raw material container 111a and the water container 111c), the argon pipe 116, the gas supply valve 112, and the gas supply pipe 113 may be configured as a unit. The temperature of the gas supply path can be controlled by a heater, the vapor pressure of the gas is controlled by the heater, and the supply amount is controlled by a valve.

シャワーヘッド103は、ヒータステージ104と離間して対向配置される。シャワーヘッド103の中央部には、貫通孔である流路103aが設けられている。流路103aは、その中心が成膜時にヒータステージ104上に配置される被処理基板110の中心(典型的には、ヒータステージ104の中心)に対応するように設置される。これにより、被処理基板110の中央の直上からガスが供給される構成となる。   The shower head 103 is disposed opposite to the heater stage 104 so as to be separated from the heater stage 104. A flow path 103 a that is a through hole is provided at the center of the shower head 103. The flow path 103a is installed so that the center thereof corresponds to the center of the substrate to be processed 110 disposed on the heater stage 104 during film formation (typically, the center of the heater stage 104). As a result, the gas is supplied from directly above the center of the substrate to be processed 110.

拡散室120から成膜室105へ流れるガスは、流路103aを通過する。流路103aのヒータステージ104に平行な面(XY平面)で切断した形状は円形である。流路103aは、その開口面積が拡散室120からヒータステージ104に向かって徐々に大きくなっている。   The gas flowing from the diffusion chamber 120 to the film formation chamber 105 passes through the flow path 103a. The shape of the flow path 103a cut by a plane (XY plane) parallel to the heater stage 104 is a circle. The opening area of the flow path 103 a gradually increases from the diffusion chamber 120 toward the heater stage 104.

上部からみたシャワーヘッド103の形状は、中央部に流路103aが位置するリング状である。シャワーヘッド103は、拡散室120側に位置する上面103bと成膜室105側に位置する底面103cを有する。流路103aは、上面103bから底面103cにかけて開口面積が徐々に大きくなる貫通孔である。   The shape of the shower head 103 viewed from above is a ring shape in which the flow path 103a is located at the center. The shower head 103 has an upper surface 103b located on the diffusion chamber 120 side and a bottom surface 103c located on the film formation chamber 105 side. The flow path 103a is a through hole whose opening area gradually increases from the upper surface 103b to the bottom surface 103c.

シャワーヘッド103の平面形状の外形は直径bが459mmの直径を有する円形状である。シャワーヘッド103のZ軸方向に沿った厚みiは26mmである。上面103bに形成される流路103aの円形状の開口の直径aは40mmであり、底面103cに形成される流路103aの円形状の開口の直径cは380mmである。成膜時、シャワーヘッド103の上面103bとステージ104の上面104aとの距離pは33mmとなるように設定される。   The flat outer shape of the shower head 103 is a circle having a diameter b of 459 mm. The thickness i along the Z-axis direction of the shower head 103 is 26 mm. The diameter a of the circular opening of the flow path 103a formed on the upper surface 103b is 40 mm, and the diameter c of the circular opening of the flow path 103a formed on the bottom surface 103c is 380 mm. During film formation, the distance p between the upper surface 103b of the shower head 103 and the upper surface 104a of the stage 104 is set to be 33 mm.

シャワーヘッド103をヒータステージ104の上面104aと垂直な方向(Z軸方向)で切断したとき、流路103aを形成する部分は曲線を有している。   When the shower head 103 is cut in a direction (Z-axis direction) perpendicular to the upper surface 104a of the heater stage 104, the portion forming the flow path 103a has a curve.

流路103aをヒータステージ104の上面104aに平行な面で切断したときの円形の断面の半径をr[mm]とし、その切断面とヒータステージ104の上面104aとの距離をh[mm]としたときに、流路103aにおいてヒータステージ104に平行な面すべてでrh(r×hの値。以下同じ。)が一定となる曲面を有するようにシャワーヘッド103の流路103aは形成されている。図3に、切断面150における半径r、距離hの一例を示す。   When the flow path 103a is cut by a plane parallel to the upper surface 104a of the heater stage 104, the radius of the circular cross section is r [mm], and the distance between the cut surface and the upper surface 104a of the heater stage 104 is h [mm]. In this case, the flow path 103a of the shower head 103 is formed so as to have a curved surface in which rh (r × h value; the same applies hereinafter) is constant on all surfaces parallel to the heater stage 104 in the flow path 103a. . FIG. 3 shows an example of the radius r and the distance h in the cut surface 150.

図4はシャワーヘッド103の底面の曲面領域における距離hと段面積Sとの関係を示す。断面積Sは、S=2πrhで表される。拡散室120から成膜室105に供給されるガスは、シャワーヘッド103とヒータステージ104との間を、被処理基板110の中心からエッジ部(周縁部)に向かって広がって流れていく。断面積Sは、拡散室120から供給されるガスの流路の断面積に相当する。   FIG. 4 shows the relationship between the distance h and the step area S in the curved surface area of the bottom surface of the shower head 103. The cross-sectional area S is represented by S = 2πrh. The gas supplied from the diffusion chamber 120 to the film formation chamber 105 flows between the shower head 103 and the heater stage 104 so as to spread from the center of the substrate to be processed 110 toward the edge (periphery). The cross-sectional area S corresponds to the cross-sectional area of the flow path of the gas supplied from the diffusion chamber 120.

図4の横軸は、図3のXY平面におけるシャワーヘッド103の中心からの距離[mm]を示し、流路103aのXY平面と平行な面で切断した切断面150における半径rを示す。シャワーヘッド103の中心は、シャワーヘッド103の流路103aのXY平面における中心と一致し、シャワーヘッド103の中心を通るXY平面の垂線は、被処理基板110の中心を通る。   The horizontal axis in FIG. 4 indicates the distance [mm] from the center of the shower head 103 in the XY plane of FIG. 3, and indicates the radius r in the cut surface 150 cut by a plane parallel to the XY plane of the flow path 103a. The center of the shower head 103 coincides with the center of the flow path 103 a of the shower head 103 in the XY plane, and the perpendicular line of the XY plane passing through the center of the shower head 103 passes through the center of the substrate to be processed 110.

図4の左縦軸は、Z軸方向に沿ったヒータステージ104の上面104aからの距離h[mm]を示す。図4の右縦軸は、断面積S[mm]示す。 The left vertical axis in FIG. 4 indicates the distance h [mm] from the upper surface 104a of the heater stage 104 along the Z-axis direction. The right vertical axis in FIG. 4 indicates the cross-sectional area S [mm 2 ].

本実施形態においては、被処理基板110を底面103cに投影したとき、シャワーヘッド103のrhが一定の曲面を有する流路103aの外形の領域内に被処理基板110が位置する。すなわち、流路103aの最も大きい開口となる円形の領域の直径よりも円形の被処理基板110の直径の方が小さくなるように設計される。   In the present embodiment, when the substrate to be processed 110 is projected onto the bottom surface 103c, the substrate to be processed 110 is located within the outer region of the flow path 103a having a curved surface with a constant rh of the shower head 103. That is, the diameter of the circular substrate to be processed 110 is designed to be smaller than the diameter of the circular region serving as the largest opening of the flow path 103a.

尚、シャワーヘッド103の底面103cは、被処理基板110に対応する領域、すなわち直径300mmの円形の領域において、少なくともrhが一定となるような曲面を有するようにすればよい。これにより、ガスの流束の減少が抑制されながらガスが被処理基板110の周縁部までいきわたり、被処理基板110の膜厚の均一性が向上する。   The bottom surface 103c of the shower head 103 may have a curved surface in which at least rh is constant in a region corresponding to the substrate to be processed 110, that is, a circular region having a diameter of 300 mm. As a result, the gas flows to the peripheral edge of the substrate to be processed 110 while the decrease in the gas flux is suppressed, and the uniformity of the film thickness of the substrate to be processed 110 is improved.

底面103cを構成する曲面としては、断面が二次曲線或いはこれらの近似曲線で構成される曲面をいい、本実施形態では、シャワーヘッド103とヒータステージ104との間の距離がA/r(Aは定数、rは切断面150における半径)で決められる曲線(1/R曲線(R=r/A))で構成される曲線形状が採用される。   The curved surface forming the bottom surface 103c is a curved surface having a quadratic cross section or an approximate curve thereof. In this embodiment, the distance between the shower head 103 and the heater stage 104 is A / r (A Is a constant, and r is a curve shape constituted by a curve (1 / R curve (R = r / A)) determined by a radius of the cut surface 150).

更に好ましくは、本実施形態のように、被処理基板110に対応する領域よりも大きい領域で、シャワーヘッド103の底面103cにrhが一定となる曲面が形成されるとよい。これによりガスの流束の減少が抑制されながら十分にガスが被処理基板110の周縁部までより確実にいきわたり、被処理基板110の周縁部における膜厚の均一性が更に向上する。これにより、被処理基板110上に面内均一な膜厚で成膜を行うことができる。   More preferably, a curved surface having a constant rh is formed on the bottom surface 103c of the shower head 103 in a region larger than the region corresponding to the substrate to be processed 110 as in the present embodiment. As a result, the gas flow is more reliably distributed to the peripheral edge of the substrate to be processed 110 while the decrease in the gas flux is suppressed, and the film thickness uniformity at the peripheral edge of the substrate to be processed 110 is further improved. Thereby, a film can be formed on the substrate 110 to be processed with a uniform in-plane film thickness.

成膜チャンバ101の底部には、図示しない排気ポートを介して成膜室105を排気する排気ポンプが接続されている。排気ポンプは、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の各種真空ポンプによって構成されるものであって、成膜装置100での成膜処理を行うときには、成膜室105内の圧力を例えば1Pa〜1000Paの所定圧力に減圧する。   An exhaust pump that exhausts the film forming chamber 105 through an exhaust port (not shown) is connected to the bottom of the film forming chamber 101. The exhaust pump is composed of various vacuum pumps such as a turbo molecular pump and a dry pump. When performing the film forming process in the film forming apparatus 100, the pressure in the film forming chamber 105 is set to 1 Pa to 1000 Pa, for example. The pressure is reduced to a predetermined pressure.

[二酸化ハフニウム(HfO)の成膜方法]
次に、上記の成膜装置100を用いた二酸化ハフニウムの成膜方法について説明する。図14はガスの供給のタイミングを説明するタイミングチャートである。
[Method for Forming Hafnium Dioxide (HfO 2 )]
Next, a method for forming hafnium dioxide using the film forming apparatus 100 will be described. FIG. 14 is a timing chart for explaining gas supply timing.

まずヒータステージ104上に被処理基板110を載置し、成膜室105内に被処理基板110を搬入する。   First, the substrate to be processed 110 is placed on the heater stage 104, and the substrate to be processed 110 is carried into the film formation chamber 105.

次に、第一の工程として、原料ガス供給源111aから塩化ハフニウム(IV)を導入する。拡散室120へ導入された塩化ハフニウム(IV)は拡散室120内で拡散し、拡散された塩化ハフニウム(IV)は成膜室105へ放出される。これにより、被処理基板110の表面に塩化ハフニウム(IV)ガスの分子が化学吸着する(被覆工程)。被処理基板110の表面に塩化ハフニウム(IV)ガスの分子を化学吸着させた後、原料ガス供給源111aからの塩化ハフニウム(IV)の導入を停止する。   Next, as a first step, hafnium (IV) chloride is introduced from the source gas supply source 111a. Hafnium (IV) chloride introduced into the diffusion chamber 120 diffuses in the diffusion chamber 120, and the diffused hafnium (IV) chloride is released into the film formation chamber 105. Thereby, hafnium chloride (IV) gas molecules are chemically adsorbed on the surface of the substrate 110 to be processed (coating process). After the hafnium chloride (IV) gas molecules are chemically adsorbed on the surface of the substrate to be processed 110, the introduction of hafnium (IV) chloride from the source gas supply source 111a is stopped.

図1にALDモジュール及びガス導入系の概念図を示す。
被覆条件は、被処理基板の温度を300℃、塩化ハフニウム(IV)の原料容器111aの温度を136℃、成膜チャンバ101内の圧力を130Pa、塩化ハフニウム(IV)の導入時間を0.6秒〜1.5秒とし、図1に示す原料容器111aに流量を300sccmとしてアルゴンを導入し、容器111a中に気化している塩化ハフニウム(IV)ガスとアルゴンを混合させてから成膜室105に導入する。尚、以降の処理においても、被処理基板の温度は300℃に設定している。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of an ALD module and a gas introduction system.
The coating conditions are as follows: the temperature of the substrate to be processed is 300 ° C., the temperature of the raw material container 111a of hafnium (IV) chloride is 136 ° C., the pressure in the film forming chamber 101 is 130 Pa, and the introduction time of hafnium (IV) chloride is 0.6. 1 to 1.5 seconds, argon is introduced into the raw material container 111a shown in FIG. 1 at a flow rate of 300 sccm, and vaporized hafnium (IV) chloride gas and argon are mixed in the container 111a, and then the film formation chamber 105 is formed. To introduce. In the subsequent processing, the temperature of the substrate to be processed is set to 300.degree.

次に、第二の工程として、パージガス供給源111bからパージガスとしてアルゴンガスを導入する。拡散室120へ導入されたアルゴンガスは拡散室120内で拡散し、拡散されたアルゴンガスは成膜室105へ放出される。パージガスにより拡散室120内の圧力が高まり、拡散室120から原料ガスが押し出される。成膜室105内に拡散していた原料ガスは、排気ポンプにより真空排気される(パージ工程)。   Next, as a second step, argon gas is introduced as a purge gas from the purge gas supply source 111b. The argon gas introduced into the diffusion chamber 120 diffuses in the diffusion chamber 120, and the diffused argon gas is released into the film formation chamber 105. The pressure in the diffusion chamber 120 is increased by the purge gas, and the source gas is pushed out of the diffusion chamber 120. The source gas diffused into the film forming chamber 105 is evacuated by an exhaust pump (purge process).

パージ条件は、アルゴンガスの導入時間を1.5秒、成膜チャンバ101内の圧力を130Pa、アルゴンガスの流量を400sccmとした。   The purge conditions were an argon gas introduction time of 1.5 seconds, a pressure in the film forming chamber 101 of 130 Pa, and an argon gas flow rate of 400 sccm.

次に、第三の工程として、反応ガス供給源111cから反応ガスとして水蒸気を導入する。拡散室120へ導入された水蒸気は拡散室120内で拡散し、拡散された水蒸気は成膜室105へ放出される。水蒸気は被処理基板110の表面に付着していた塩化ハフニウム(IV)ガスの分子と反応して塩化ハフニウム(IV)を酸化し、二酸化ハフニウムの薄膜が形成される(酸化工程)。被処理基板110の表面の原料ガス(塩化ハフニウム(IV))の分子と反応ガス(水蒸気)を反応させた後、反応ガス供給源111cからの反応ガスの導入を停止する。   Next, as a third step, water vapor is introduced as a reactive gas from the reactive gas supply source 111c. The water vapor introduced into the diffusion chamber 120 diffuses in the diffusion chamber 120, and the diffused water vapor is released into the film formation chamber 105. The water vapor reacts with the molecules of the hafnium chloride (IV) gas adhering to the surface of the substrate to be processed 110 to oxidize the hafnium chloride (IV) to form a thin film of hafnium dioxide (oxidation process). After the molecules of the source gas (hafnium (IV) chloride) on the surface of the substrate 110 to be processed react with the reactive gas (water vapor), the introduction of the reactive gas from the reactive gas supply source 111c is stopped.

酸化条件は、水蒸気の導入時間を0.5秒、図1の水容器111cの温度を5℃、成膜チャンバ101内の圧力を130Paとし、水容器111cに流量を50sccmとしたアルゴンを導入して、容器111c中の水蒸気とアルゴンを混合させてから成膜室105に導入する。   Oxidation conditions were as follows: the introduction time of water vapor was 0.5 seconds, the temperature of the water container 111c in FIG. 1 was 5 ° C., the pressure in the film forming chamber 101 was 130 Pa, and argon was introduced into the water container 111c at a flow rate of 50 sccm. Then, the water vapor and argon in the container 111 c are mixed and then introduced into the film formation chamber 105.

次に、第四の工程として、パージガス供給源111bからパージガスとしてアルゴンガスを導入する。拡散室120へ導入されたアルゴンガスは拡散室120内で拡散し、拡散されたアルゴンガスは成膜室105へ放出される。パージガスにより拡散室120内の圧力が高まり、拡散室120から反応ガスが押し出される。成膜室105内に拡散していた反応ガスは、排気ポンプにより真空排気される(パージ工程)。   Next, as a fourth step, argon gas is introduced as a purge gas from the purge gas supply source 111b. The argon gas introduced into the diffusion chamber 120 diffuses in the diffusion chamber 120, and the diffused argon gas is released into the film formation chamber 105. The pressure in the diffusion chamber 120 is increased by the purge gas, and the reaction gas is pushed out of the diffusion chamber 120. The reaction gas diffused into the film formation chamber 105 is evacuated by an exhaust pump (purge process).

パージ条件は、アルゴンガスの導入時間を1.5秒、成膜チャンバ101内の圧力を130Pa、アルゴンガスの流量を400sccmとした。   The purge conditions were an argon gas introduction time of 1.5 seconds, a pressure in the film forming chamber 101 of 130 Pa, and an argon gas flow rate of 400 sccm.

所望の厚みの二酸化ハフニウムの薄膜が形成されるまで上記第一〜第四の工程を順に複数サイクル繰り返す。本実施形態においては、サイクル数を32回とし、2〜3nmの膜厚の二酸化ハフニウムを得た。   The above first to fourth steps are repeated a plurality of cycles in order until a hafnium dioxide thin film having a desired thickness is formed. In this embodiment, the number of cycles was 32, and hafnium dioxide having a thickness of 2 to 3 nm was obtained.

本実施形態においては、rhが一定の曲面を備えたシャワーヘッド103を備える成膜装置100を用いて成膜を行うことにより、被覆工程において、被処理基板110上に面内でほぼ均一に原料ガスが供給することが可能となる。更に、酸化工程において、被処理基板110上に面内でほぼ均一に反応ガスが供給することが可能となるので、面内でむらなく酸化反応を生じさせることができる。これにより面内均一の膜厚の二酸化ハフニウムの薄膜が得られる。   In the present embodiment, the film formation is performed using the film formation apparatus 100 including the shower head 103 having a curved surface with a constant rh, so that the raw material is substantially uniformly in-plane on the substrate 110 to be processed in the coating process. Gas can be supplied. Further, in the oxidation step, the reaction gas can be supplied almost uniformly on the substrate 110 to be processed within the surface, so that the oxidation reaction can be uniformly generated within the surface. Thereby, a thin film of hafnium dioxide having a uniform in-plane thickness is obtained.

[本実施形態と比較例との比較]
次に、本実施形態のrhが一定となる曲面を有するシャワーヘッド103を用いた場合と、比較例としてのシャワーヘッド底面とヒータステージとの距離hが一定である底面形状が平坦なシャワーヘッドを用いた場合を比較する。
比較例のシャワーヘッドの中央部には、ガスが通過する円柱状の直径40mmの流路が設けられているとする。比較例の成膜装置と本実施形態の成膜装置とは、シャワーヘッドの底面形状のみが異なる、その他の構成は同様である。
[Comparison between this embodiment and comparative example]
Next, when the shower head 103 having a curved surface with a constant rh is used according to the present embodiment, and a shower head with a flat bottom shape with a constant distance h between the bottom surface of the shower head and the heater stage as a comparative example. Compare the cases used.
It is assumed that a cylindrical flow path with a diameter of 40 mm through which gas passes is provided at the center of the shower head of the comparative example. The film forming apparatus of the comparative example and the film forming apparatus of the present embodiment are the same except for the bottom face shape of the shower head.

被処理基板110の直上から供給されるガスは、被処理基板110の中心から周縁部(エッジ部)にむかって広がっていく。
図5は、本実施形態のシャワーヘッド103を備えた成膜装置100の成膜室105へ導入したガスの広がりに伴うガス速度の変化を示し、ガス速度のX軸成分V、Z軸成分Vそれぞれのガス速度分布をシュミレーションした図である。図7は、本実施形態のシャワーヘッド103を備えた成膜装置100における、図5を基に作成したガスのフラックス(Flux、流束)の変化をシュミレーションした図である。
The gas supplied from directly above the substrate to be processed 110 spreads from the center of the substrate to be processed 110 toward the peripheral edge (edge portion).
FIG. 5 shows changes in the gas velocity accompanying the spread of the gas introduced into the film formation chamber 105 of the film formation apparatus 100 having the shower head 103 of the present embodiment, and the X-axis component V X and the Z-axis component of the gas velocity. V Z respective gas velocity distribution is a diagram obtained by simulating the. FIG. 7 is a diagram simulating changes in the gas flux (Flux) created based on FIG. 5 in the film forming apparatus 100 including the shower head 103 according to the present embodiment.

図6は、比較例のシャワーヘッドを備えた成膜装置の成膜室105へ導入したガスの広がりに伴うガス速度の変化を示し、ガス速度のX軸成分V、Z軸成分Vそれぞれのガス速度分布をシュミレーションした図である。図8は、比較例のシャワーヘッドを備えた成膜装置100における、図6を基に作成したガスのフラックスの変化をシュミレーションした図である。 FIG. 6 shows the change in gas velocity accompanying the spread of the gas introduced into the film formation chamber 105 of the film formation apparatus having the shower head of the comparative example, and each of the X-axis component V X and the Z-axis component V Z of the gas velocity. It is the figure which simulated gas velocity distribution of this. FIG. 8 is a diagram simulating changes in the gas flux created based on FIG. 6 in the film forming apparatus 100 having the shower head of the comparative example.

図13は、比較例のシャワーヘッドにおける断面積Sとガスの流速の関係をシュミレーションした図である。図13において、横軸は被処理基板の半径に沿った被処理基板の中心からの距離、左縦軸はガス速度、右縦軸は断面積Sを示し、点線は断面積S、実線はガス速度を示す。図13に示すように、断面積Sはガスの広がりに伴い徐々に増大する右上がりの直線で表される。   FIG. 13 is a diagram simulating the relationship between the cross-sectional area S and the gas flow velocity in the shower head of the comparative example. In FIG. 13, the horizontal axis indicates the distance from the center of the substrate to be processed along the radius of the substrate to be processed, the left vertical axis indicates the gas velocity, the right vertical axis indicates the cross sectional area S, the dotted line indicates the cross sectional area S, and the solid line indicates the gas. Indicates speed. As shown in FIG. 13, the cross-sectional area S is represented by a straight line that rises to the right as the gas spreads.

図5及び図6において、横軸は、円形の被処理基板110の半径に沿った被処理基板110の中心からの距離を示し、縦軸はガス速度を示す。ガス速度V[m/sec]、流量をQ[Pa・m/sec]、圧力をP[Pa]とすると、V=Q/[P・S]で求められる。 5 and 6, the horizontal axis indicates the distance from the center of the substrate to be processed 110 along the radius of the circular target substrate 110, and the vertical axis indicates the gas velocity. When the gas velocity is V [m / sec], the flow rate is Q [Pa · m 3 / sec], and the pressure is P [Pa], V = Q / [P · S].

図7及び図8において、横軸は、被処理基板110の半径に沿った被処理基板110の中心からの距離を示し、縦軸は、ガス濃度、フラックス、ガス速度の大きさを示す。フラックスはガス速度とガス濃度との積により決定する。   7 and 8, the horizontal axis indicates the distance from the center of the substrate to be processed 110 along the radius of the substrate to be processed 110, and the vertical axis indicates the magnitude of gas concentration, flux, and gas velocity. The flux is determined by the product of gas velocity and gas concentration.

図6、図8及び図13に示すように、比較例における底面形状が平坦なシャワーヘッドにおいては、シャワーヘッドの流路に対応する被処理基板の領域、すなわち、被処理基板の中心からの距離が約20mmまでの領域では、ガス速度は徐々に増大しているが、20mmを超えたあたりから、ガス速度は減少していく。
また、ガスは、被処理基板110や成膜室105の壁面に吸着や分解して消費されるため、被処理基板110の周縁部に向かって徐々にガス濃度は低下していく。
このように、比較例におけるシャワーヘッドでは、ガス速度及びガス濃度が被処理基板の周縁部に向かうに従って低下していくため、ガスのフラックスは被処理基板の周縁部に向かうに従って徐々に低下していく。そのため、被処理基板の特に周縁部での膜厚が薄くなり、面内で均一な膜厚を得ることが困難であった。
As shown in FIGS. 6, 8, and 13, in the shower head having a flat bottom shape in the comparative example, the region of the substrate to be processed corresponding to the flow path of the shower head, that is, the distance from the center of the substrate to be processed. However, in the region up to about 20 mm, the gas velocity gradually increases, but the gas velocity decreases from around 20 mm.
Further, since the gas is absorbed and decomposed on the substrate 110 and the wall surface of the film formation chamber 105, the gas concentration gradually decreases toward the peripheral edge of the substrate 110 to be processed.
As described above, in the shower head in the comparative example, the gas velocity and the gas concentration are decreased toward the peripheral portion of the substrate to be processed. Therefore, the gas flux is gradually decreased toward the peripheral portion of the substrate to be processed. Go. For this reason, the thickness of the substrate to be processed is reduced particularly at the peripheral portion, and it is difficult to obtain a uniform thickness in the surface.

これに対し、図5及び図7に示すように、本実施形態におけるrhが一定の曲面を備えたシャワーヘッド103においては、シャワーヘッドの流路103aの拡散室120側の直径aが40mmの開口に対応する被処理基板の領域、すなわち、被処理基板の中心から約20mmまでの領域ではガス速度は徐々に増大し、20mmを超えたあたりからガス速度は減少し、約40mmから再びガス速度は徐々に増加している。また、ガスは、被処理基板や成膜室105の壁面に吸着や分解して消費されるため、被処理基板110の周縁部に向かって徐々にガス濃度は低下していく。   On the other hand, as shown in FIGS. 5 and 7, in the shower head 103 having a curved surface with a constant rh in the present embodiment, an opening having a diameter a of 40 mm on the diffusion chamber 120 side of the flow path 103a of the shower head. The gas velocity gradually increases in the region of the substrate to be processed corresponding to, i.e., the region from the center of the substrate to be processed to about 20 mm, the gas velocity decreases from about 20 mm, and the gas velocity starts again from about 40 mm. It is gradually increasing. Further, since the gas is absorbed and decomposed on the substrate to be processed and the wall surface of the film formation chamber 105, the gas concentration gradually decreases toward the peripheral edge of the substrate to be processed 110.

本実施形態におけるシャワーヘッド103では、一度ガス速度が減少するものの再びガス速度が増加し、このガス速度の増加は被処理基板110の周縁部まで継続しているので、ガスが被処理基板110の中心から周縁部に向かって流れるに伴って、ガスのフラックスの減少が比較例のシャワーヘッドと比較して抑制され、被処理基板110の中心から約40mmを超えてからはガスのフラックスの大きさはほぼ一定となる。   In the shower head 103 according to the present embodiment, although the gas velocity once decreases, the gas velocity increases again, and this increase in gas velocity continues to the peripheral edge of the substrate to be processed 110. As the gas flows from the center toward the peripheral edge, the decrease in the gas flux is suppressed as compared with the shower head of the comparative example, and the magnitude of the gas flux after exceeding about 40 mm from the center of the substrate 110 to be processed. Is almost constant.

このように、本実施形態では、被処理基板110に供給されるガスのフラックスが被処理基板の周縁部に向かうに従って減少することが抑制されるので、被処理基板110上にほぼ面内均一に原料ガスが供給され、更に、ほぼ面内均一に水蒸気が供給されて面内で均一な酸化処理が施されるので、膜厚の面内均一性が向上した薄膜を得ることができる。   As described above, in this embodiment, since the flux of the gas supplied to the substrate to be processed 110 is suppressed from decreasing toward the peripheral portion of the substrate to be processed, the surface of the substrate to be processed 110 is almost uniformly uniform. Since the raw material gas is supplied and the water vapor is supplied substantially uniformly in the plane and the uniform oxidation treatment is performed in the plane, a thin film with improved in-plane uniformity of film thickness can be obtained.

また、シャワーヘッド103の流路103aに供給されるガスは拡散板121により拡散されるので、流路103aに導入されるガスは面内でほぼ均一の濃度となっている。これにより、被処理基板110に成膜される薄膜の膜厚の面内均一性を更に向上させることができる。   Further, since the gas supplied to the flow path 103a of the shower head 103 is diffused by the diffusion plate 121, the gas introduced into the flow path 103a has a substantially uniform concentration in the plane. Thereby, the in-plane uniformity of the film thickness of the thin film formed on the to-be-processed substrate 110 can be further improved.

次に、塩化ハフニウム(IV)の導入時間に関し、本実施形態と比較例とを比較する。
図9は、本実施形態におけるシャワーヘッド103を備えた成膜装置100を用い、上記第一工程での塩化ハフニウム(IV)の導入時間を異ならせて、上記第一工程から第四工程を32サイクル繰り返して成膜した二酸化ハフニウムの被処理基板110の膜厚分布を示す。図9において、横軸は被処理基板110の半径に沿った中心からの距離を示し、縦軸は、二酸化ハフニウムの膜厚を示す。図9は、塩化ハフニウム(IV)の導入時間を0.5秒、0.8秒、0.9秒、1.0秒、1.2秒、1.5秒の6通りに振って、その他の条件は上述した条件で成膜した薄膜の膜厚分布である。
Next, this embodiment and a comparative example are compared regarding the introduction time of hafnium (IV) chloride.
FIG. 9 shows the film forming apparatus 100 having the shower head 103 according to the present embodiment, and the steps from the first step to the fourth step are changed by changing the introduction time of hafnium (IV) chloride in the first step. The film thickness distribution of the to-be-processed substrate 110 of hafnium dioxide formed by repeating the cycle is shown. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the distance from the center along the radius of the substrate to be processed 110, and the vertical axis indicates the film thickness of hafnium dioxide. FIG. 9 shows that the introduction time of hafnium (IV) chloride is shaken in six ways of 0.5 seconds, 0.8 seconds, 0.9 seconds, 1.0 seconds, 1.2 seconds, and 1.5 seconds. Is the film thickness distribution of the thin film formed under the above-described conditions.

図10は、図9の比較例となる。比較例では、上記比較例であげたシャワーヘッド底面とヒータステージの上面との距離hが一定である底面形状が平坦なシャワーヘッドを備えた成膜装置を用いて成膜を行った。図10は、図9と同様の成膜条件で成膜した二酸化ハフニウムの被処理基板110の膜厚分布を示す。図10において、横軸は被処理基板110の半径に沿った中心からの距離を示し、縦軸は、二酸化ハフニウムの膜厚を示す。図10は、塩化ハフニウム(IV)の導入時間を0.5秒、0.8秒、0.9秒、1.0秒、1.2秒、1.5秒の6通りに振って、その他の条件は上述した条件で成膜した薄膜の膜厚分布である。   FIG. 10 is a comparative example of FIG. In the comparative example, film formation was performed using the film forming apparatus provided with the shower head having a flat bottom surface shape in which the distance h between the bottom surface of the shower head and the upper surface of the heater stage described above is constant. FIG. 10 shows the film thickness distribution of the substrate 110 to be processed of hafnium dioxide formed under the same film forming conditions as FIG. In FIG. 10, the horizontal axis indicates the distance from the center along the radius of the substrate to be processed 110, and the vertical axis indicates the film thickness of hafnium dioxide. FIG. 10 shows that the introduction time of hafnium (IV) chloride is shaken in six ways of 0.5 seconds, 0.8 seconds, 0.9 seconds, 1.0 seconds, 1.2 seconds, and 1.5 seconds. Is the film thickness distribution of the thin film formed under the above-described conditions.

図10に示すように、比較例においては、塩化ハフニウム(IV)の導入時間に係らず、成膜された二酸化ハフニウムの膜は被処理基板110の周縁部にいくに従って膜厚が薄くなっている。上述したとおり、通常、ガスの濃度は、被処理基板や壁面に吸着や分解して消費されるため、ガスの下流側、すなわち被処理基板の周縁部側に向かって徐々に低下していく。これに加え、平坦なシャワーヘッドを備えた比較例の成膜装置においては、ガス速度も下流側(被処理基板の周縁部側)で低下していくため、ガスのフラックスは被処理基板の周縁部に向かうに従って低下することになる。このため、図10に示すように、底面形状が平坦なシャワーヘッドを備えた成膜装置で成膜した二酸化ハフニウムの膜厚は、中心部付近の膜厚が厚くなり、中心部から周縁部に向かうに従って膜厚が徐々に薄くなり、面内での膜厚分布が不均一となる。   As shown in FIG. 10, in the comparative example, regardless of the introduction time of hafnium (IV) chloride, the formed hafnium dioxide film becomes thinner toward the peripheral edge of the substrate 110 to be processed. . As described above, the gas concentration is normally consumed by being adsorbed or decomposed on the substrate to be processed or the wall surface, and therefore gradually decreases toward the downstream side of the gas, that is, toward the peripheral edge of the substrate to be processed. In addition to this, in the film forming apparatus of the comparative example having a flat shower head, the gas velocity also decreases on the downstream side (periphery side of the substrate to be processed), so the gas flux is the peripheral edge of the substrate to be processed. It goes down as it goes to the department. For this reason, as shown in FIG. 10, the film thickness of the hafnium dioxide formed by the film forming apparatus equipped with the shower head having a flat bottom shape is thicker in the vicinity of the central part, and from the central part to the peripheral part. The film thickness gradually decreases as it goes, and the in-plane film thickness distribution becomes non-uniform.

これに対し、本実施形態においては、図9に示すように、塩化ハフニウムの導入時間が0.8秒以上であれば、成膜した二酸化ハフニウムの膜厚は、中心部から周縁部に向かうに従って若干膜厚が薄くなっていくものの、被処理基板の周縁部付近も十分成膜されており、比較例と比較して、大幅に膜厚の面内均一性が向上している。尚、塩化ハフニウムの導入時間が0.5秒のとき、外周部における膜厚が中心部と比較して極端に薄い二酸化ハフニウムとなっているが、これは、ガスが被処理基板の周縁部まで十分にいきわたるまでの時間が足りなかったためと推測される。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 9, if the introduction time of hafnium chloride is 0.8 seconds or more, the film thickness of the formed hafnium dioxide increases from the central part toward the peripheral part. Although the film thickness is slightly reduced, the vicinity of the periphery of the substrate to be processed is also sufficiently formed, and the in-plane uniformity of the film thickness is greatly improved as compared with the comparative example. In addition, when the introduction time of hafnium chloride is 0.5 seconds, the film thickness at the outer peripheral portion is extremely thin compared with the central portion, but this is because the gas reaches the peripheral portion of the substrate to be processed. It is presumed that there was not enough time to complete.

このように、rhが一定の曲面を備えたシャワーヘッド103を備える成膜装置100を用いて成膜を行うことにより、被処理基板面内での成膜レートをほぼ均一にすることができる。また、図9に示すように、塩化ハフニウム(IV)の導入時間を0.8秒以上とすれば、被処理基板面内での成膜レートをほぼ均一にすることができ、0.8秒から1.5秒の間では成膜レートはほぼ同じ挙動を示し、面内で膜厚がほぼ均一な薄膜を得ることができる。尚、塩化ハフニウム(IV)の導入時間は1.5秒以下、更に好ましくは1.0秒以下であることが望ましく、1.5秒よりも長いと基板毎の処理時間が長くなり、生産性上実用的ではない。   In this manner, by performing film formation using the film formation apparatus 100 including the shower head 103 having a curved surface with a constant rh, the film formation rate within the surface of the substrate to be processed can be made substantially uniform. Further, as shown in FIG. 9, if the introduction time of hafnium (IV) chloride is set to 0.8 seconds or more, the film formation rate within the surface of the substrate to be processed can be made substantially uniform, and 0.8 seconds. 1 to 1.5 seconds, the film formation rate exhibits substantially the same behavior, and a thin film having a substantially uniform film thickness can be obtained in the plane. The introduction time of hafnium (IV) chloride is preferably 1.5 seconds or less, more preferably 1.0 seconds or less, and if it is longer than 1.5 seconds, the processing time for each substrate becomes long, and the productivity is increased. Not practical.

また、被処理基板面内での成膜レートを更に均一にするために、酸化工程時の水蒸気の導入時間を調整してもよい。
次に、水蒸気の導入時間に関し、本実施形態と比較例とを比較する。
Further, in order to make the film formation rate within the surface of the substrate to be processed even more uniform, the time for introducing water vapor during the oxidation step may be adjusted.
Next, this embodiment and a comparative example are compared regarding the introduction time of water vapor | steam.

図11は、本実施形態におけるシャワーヘッド103を備えた成膜装置100を用い、上記第三工程での水蒸気の導入時間を異ならせて、上記第一工程から第四工程を32サイクル繰り返して成膜した二酸化ハフニウムの膜厚分布を示す。ここでは、第一工程での塩化ハフニウム(IV)の導入時間を0.8秒とし、それ以外は上記の二酸化ハフニウムの成膜方法の第一工程で説明した被覆条件と同様とした。また、パージ条件は、上記第二工程及び第四工程のパージ条件と同様とした。第三工程の酸化条件は、水蒸気の導入時間以外は上記酸化条件と同様の条件とした。   FIG. 11 shows the film forming apparatus 100 provided with the shower head 103 according to the present embodiment, and the above-mentioned first to fourth steps are repeated 32 cycles with different water vapor introduction times in the third step. The film thickness distribution of the deposited hafnium dioxide is shown. Here, the introduction time of hafnium (IV) chloride in the first step was set to 0.8 seconds, and the other conditions were the same as the coating conditions described in the first step of the hafnium dioxide film forming method. The purge conditions were the same as the purge conditions in the second and fourth steps. The oxidation conditions in the third step were the same as the above oxidation conditions except for the introduction time of water vapor.

図11において、横軸は円形の被処理基板110の半径に沿って周縁部に向かう中心からの距離を示し、縦軸は、二酸化ハフニウムの膜厚を示す。図11では、水蒸気の導入時間を0.5秒、0.7秒、0.8秒、0.9秒、1.0秒の5通りに振って成膜した薄膜について図示している。   In FIG. 11, the horizontal axis indicates the distance from the center toward the peripheral edge along the radius of the circular substrate 110, and the vertical axis indicates the film thickness of hafnium dioxide. FIG. 11 shows a thin film formed by varying the water vapor introduction time in five ways of 0.5 seconds, 0.7 seconds, 0.8 seconds, 0.9 seconds, and 1.0 seconds.

図12は、図11の比較例となる。比較例では、上記比較例と同様のシャワーヘッドの底面とヒータステージの上面との距離hが一定である底面形状が平坦なシャワーヘッドを備えた成膜装置を用いて成膜を行った。図12は、図11に示す二酸化ハフニウムと同様の成膜条件で成膜した二酸化ハフニウムの被処理基板110における膜厚分布を示す。ここでは、第一工程での塩化ハフニウム(IV)の導入時間を1.0秒とし、それ以外は上記の二酸化ハフニウムの成膜方法の第一工程で説明した被覆条件と同様とした。また、パージ条件は、上記第二工程及び第四工程のパージ条件と同様とした。第三工程の酸化条件は、水蒸気の導入時間以外は上記酸化条件と同様の条件とした。   FIG. 12 is a comparative example of FIG. In the comparative example, film formation was performed using a film forming apparatus including a shower head having a flat bottom surface shape in which the distance h between the bottom surface of the shower head and the upper surface of the heater stage is constant, as in the above comparative example. FIG. 12 shows a film thickness distribution of hafnium dioxide formed on the substrate 110 to be processed under the same film forming conditions as hafnium dioxide shown in FIG. Here, the introduction time of hafnium (IV) chloride in the first step was set to 1.0 second, and the other conditions were the same as the coating conditions described in the first step of the hafnium dioxide film forming method. The purge conditions were the same as the purge conditions in the second and fourth steps. The oxidation conditions in the third step were the same as the above oxidation conditions except for the introduction time of water vapor.

図12において、横軸は円形の被処理基板110の半径に沿って周縁部に向かう中心からの距離を示し、縦軸は、二酸化ハフニウムの膜厚を示す。図12では、水蒸気の導入時間を0.3秒、0.5秒、0.7秒、1.0秒の4通りに振って成膜した薄膜について図示している。   In FIG. 12, the horizontal axis indicates the distance from the center toward the peripheral edge along the radius of the circular substrate 110, and the vertical axis indicates the film thickness of hafnium dioxide. FIG. 12 shows a thin film formed by varying the water vapor introduction time in four ways of 0.3 seconds, 0.5 seconds, 0.7 seconds, and 1.0 seconds.

図12に示すように、比較例においては、水蒸気の導入時間に係らず、成膜された二酸化ハフニウムの膜は被処理基板110の周縁部に近づくほど膜厚が薄くなっている。特に、水蒸気の導入時間が1.0秒の場合は、被処理基板の面内における膜厚のばらつきが、他の導入時間と比較して大きかった。これは、水蒸気の供給が過剰になって多層吸着するため、水成分の過剰なHfO(x>2)になるためと考えられる。
このように、平坦なシャワーヘッドを備えた成膜装置で成膜した二酸化ハフニウムの膜厚は、中心部と比較して被処理基板110の周縁部付近においては極端に膜厚が薄くなり、面内での膜厚分布が不均一となる。
As shown in FIG. 12, in the comparative example, the film thickness of the formed hafnium dioxide film becomes thinner as it approaches the peripheral edge of the substrate 110 to be processed regardless of the introduction time of water vapor. In particular, when the introduction time of water vapor was 1.0 second, the variation in the film thickness within the surface of the substrate to be processed was larger than the other introduction times. This is presumably because the water supply is excessive and the multilayer adsorption is performed, so that the water component becomes excessive HfO x (x> 2).
As described above, the film thickness of hafnium dioxide formed by the film forming apparatus having a flat shower head is extremely thin in the vicinity of the peripheral portion of the substrate 110 to be processed, compared with the central portion. The film thickness distribution is uneven.

これは、平坦な底面形状を有するシャワーヘッドを備えた比較例の成膜装置では、塩化ハフニウム(IV)も水蒸気も同じように、そのフラックスが被処理基板の周縁部に向かうに従って低下するため、塩化ハフニウム(IV)と水蒸気の導入時間を変化させても、膜厚分布が面内均一になる最適条件がないか、または、マージンが狭くなるからと考えられる。   This is because in the film forming apparatus of the comparative example provided with the shower head having a flat bottom surface shape, both the hafnium chloride (IV) and the water vapor decrease in the same way toward the peripheral portion of the substrate to be processed. Even if the introduction time of hafnium (IV) chloride and water vapor is changed, there is no optimum condition for making the film thickness distribution in-plane uniform, or the margin is narrowed.

これに対し、本実施形態においては、図11に示すように、水蒸気の導入時間が0.5秒以上であれば、水蒸気の導入時間に係らず、成膜された二酸化ハフニウムの膜は被処理基板100の面内でほぼ均一となった。特に、水蒸気の導入時間が0.9秒以上とすることにより、他の導入時間と比較して、成膜された二酸化ハフニウムの膜厚の面内均一性が更に向上した。   In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, if the water vapor introduction time is 0.5 seconds or more, the formed hafnium dioxide film is treated regardless of the water vapor introduction time. It became almost uniform in the plane of the substrate 100. In particular, by making the introduction time of water vapor 0.9 seconds or more, the in-plane uniformity of the film thickness of the formed hafnium dioxide was further improved as compared with other introduction times.

図11に示すように、第三工程における水蒸気の導入時間を0.5秒以上とすれば、被処理基板面内での成膜レートがほぼ均一となって二酸化ハフニウムの膜厚の面内均一性が向上する。更に好ましくは0.9秒以上とすれば成膜レートの面内均一性が更に向上し、二酸化ハフニウムの膜厚の面内均一性を更に向上させることができる。
尚、水蒸気の導入時間は1.5秒以下、更に好ましくは1.0秒以下であることが望ましく、1.5秒よりも長いと、基板毎の処理時間が長くなり、生産上実用的でない。
As shown in FIG. 11, if the introduction time of water vapor in the third step is 0.5 seconds or more, the film formation rate on the surface of the substrate to be processed becomes substantially uniform, and the film thickness of hafnium dioxide is uniform in the surface. Improves. More preferably, if it is 0.9 seconds or more, the in-plane uniformity of the film forming rate can be further improved, and the in-plane uniformity of the film thickness of hafnium dioxide can be further improved.
The introduction time of water vapor is preferably 1.5 seconds or less, more preferably 1.0 seconds or less. If the time is longer than 1.5 seconds, the treatment time for each substrate becomes long, which is not practical for production. .

このように、本実施形態においては、rhが一定の曲面を有する流路を備えたシャワーヘッド103を具備する成膜装置100を用いて成膜を行うことにより、被処理基板面内での成膜レートをほぼ均一にすることができる。   As described above, in this embodiment, film formation is performed using the film formation apparatus 100 including the shower head 103 including a flow path having a curved surface with a constant rh, thereby forming a film within the surface of the substrate to be processed. The film rate can be made substantially uniform.

以上のように、rhが一定の曲面を有する流路を備えたシャワーヘッド103を具備する成膜装置100でALD法を用いて二酸化ハフニウムを成膜する場合においては、塩化ハフニウムの導入時間を0.8秒〜1.0秒とし、水蒸気の導入時間を0.5秒〜1.0秒とすることにより、膜厚の面内均一性が向上した二酸化ハフニウムを得ることができる。   As described above, when hafnium dioxide is formed using the ALD method in the film forming apparatus 100 including the shower head 103 having a flow path having a constant rh, the introduction time of hafnium chloride is set to 0. It is possible to obtain hafnium dioxide with improved in-plane uniformity of the film thickness by setting the water vapor introduction time to 0.5 seconds to 1.0 seconds and 0.8 seconds to 1.0 seconds.

本実施形態では、ALD法を用いて二酸化ハフニウムを成膜する場合を一例として挙げた。原料ガスとなる塩化ハフニウム(IV)は、成長の自己停止(セルフリミテーション)をしない原料であるため、被覆工程時、原料ガスの分子の被処理基板への吸着量は、ガスの輸送量の分布に大きく影響する。輸送量はガスのフラックスによって決まる為、被処理基板面内で供給されるガスのフラックスを一定にしないと原料ガス分子の吸着量を被処理基板面内で均一とすることが困難である。   In this embodiment, the case where hafnium dioxide is deposited using the ALD method is taken as an example. Hafnium chloride (IV), which is a source gas, is a source material that does not self-stop growth (self-limitation). Therefore, during the coating process, the amount of the source gas molecules adsorbed to the substrate to be processed is the amount of gas transported. The distribution is greatly affected. Since the transport amount is determined by the gas flux, it is difficult to make the adsorption amount of the raw material gas molecules uniform within the substrate surface unless the gas flux supplied within the substrate surface is constant.

本実施形態の成膜装置は、rhが一定の曲面を備えたシャワーヘッドを備えているので、被処理基板に供給されるガスのフラックスが被処理基板の面内でほぼ一定とすることができ、被処理基板面内で均一な膜厚の膜を成膜することができる。このように、本実施形態の成膜装置は、セルフリミテーションしない原料ガスを用いたとしても、被処理基板面内でほぼ均一な膜厚の膜を成膜することが可能となり、セルフリミテーションしない原料ガスを用いる際に特に有効である。   Since the film forming apparatus of the present embodiment includes a shower head having a curved surface with a constant rh, the gas flux supplied to the substrate to be processed can be made almost constant within the surface of the substrate to be processed. A film having a uniform film thickness can be formed within the surface of the substrate to be processed. As described above, the film forming apparatus of the present embodiment can form a film with a substantially uniform film thickness within the surface of the substrate to be processed even when a source gas that does not self-limit is used. This is particularly effective when a raw material gas that is not used is used.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。本実施形態においては、ALD法を用いた成膜において二酸化ハフニウムの成膜を例にあげて説明したが、これに限定されず、例えばAlの成膜にも適用することができる。Alの成膜では、原料ガスとしてTMA(トリメチルアルミニウム)、反応ガスとして水蒸気を用いる。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the present embodiment, the film formation of hafnium dioxide has been described as an example in the film formation using the ALD method. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to the film formation of Al 2 O 3 . In the film formation of Al 2 O 3 , TMA (trimethylaluminum) is used as a source gas and water vapor is used as a reaction gas.

100…成膜装置
103…シャワーヘッド
103a…流路
104…ヒータステージ(ステージ)
105…成膜室
111…ガス供給源
110…被処理基板
121…拡散板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Film-forming apparatus 103 ... Shower head 103a ... Flow path 104 ... Heater stage (stage)
105 ... Film formation chamber 111 ... Gas supply source 110 ... Substrate to be processed 121 ... Diffusion plate

Claims (4)

成膜室と、
前記成膜室に設けられた被処理基板を支持するステージと、
前記ステージに対向配置され、前記成膜室内へ導入されるガスが通過する流路であって上記ステージに平行な面で切断した形状が円形であり上記ステージに向かって開口面積が大きくなる流路を備えたシャワーヘッドと
を具備し、
前記流路は、前記被処理基板の中央部に対応して設置され、前記ステージに平行な面で切断した前記流路の半径をrとし、前記平行な面と前記ステージとの距離をhとしたときに、前記ステージに平行な面すべてでr×hが一定となる
成膜装置。
A deposition chamber;
A stage for supporting a substrate to be processed provided in the film formation chamber;
A flow path that is disposed opposite to the stage and through which a gas introduced into the film forming chamber passes, and has a circular shape cut along a plane parallel to the stage and has an opening area that increases toward the stage. And a shower head with
The flow path is installed corresponding to the central portion of the substrate to be processed, the radius of the flow path cut by a plane parallel to the stage is r, and the distance between the parallel plane and the stage is h Then, r × h is constant on all surfaces parallel to the stage.
請求項1に記載の成膜装置であって、
前記ガスの供給源と、
前記供給源と前記シャワーヘッドとの間に配置された前記供給源からのガスを拡散する拡散板と
を更に具備する成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 1,
A source of the gas;
A film forming apparatus, further comprising: a diffusion plate that diffuses gas from the supply source disposed between the supply source and the shower head.
請求項1又は2に記載の成膜装置であって、
前記供給源は、原料ガスを供給する原料ガス供給源と反応ガスを供給する反応ガス供給源とを有し、
前記原料ガス供給源からの前記被処理基板の表面への前記原料ガスの供給と、前記反応ガス供給源からの前記被処理基板上の前記原料ガスと反応する前記ガスの供給とが交互に繰り返し行われる
成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 1 or 2,
The supply source has a source gas supply source for supplying source gas and a reaction gas supply source for supplying reaction gas,
The supply of the source gas to the surface of the substrate to be processed from the source gas supply source and the supply of the gas that reacts with the source gas on the substrate to be processed from the reaction gas supply source are alternately repeated. Deposition equipment to be performed.
請求項3に記載の成膜装置であって、
前記原料ガスは塩化ハフニウム(IV)であり、前記反応ガスは水蒸気である
成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 3,
The source gas is hafnium chloride (IV), and the reaction gas is water vapor.
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