JP2022152978A - シリコン膜の形成方法及び処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】シリコン膜の膜特性の面内分布を制御できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様によるシリコン膜の形成方法は、シリコン含有ガスを含む処理ガスを基板に供給してシリコン膜を堆積させる複数の工程を有し、前記複数の工程は、前記シリコン膜が堆積する際の膜特性の面内分布が異なる処理条件で行われる２つ以上の工程を含む。【選択図】図５

Description

本開示は、シリコン膜の形成方法及び処理装置に関する。
ウエハの側方からジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を供給してウエハの上にシリコン膜を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１６－１９２５２８号公報
本開示は、シリコン膜の膜特性の面内分布を制御できる技術を提供する。
本開示の一態様によるシリコン膜の形成方法は、シリコン含有ガスを含む処理ガスを基板に供給してシリコン膜を堆積させる複数の工程を有し、前記複数の工程は、前記シリコン膜が堆積する際の膜特性の面内分布が異なる処理条件で行われる２つ以上の工程を含む。
本開示によれば、シリコン膜の膜特性の面内分布を制御できる。
実施形態の処理装置の全体構成の一例を示す概略図 図１の処理装置における処理容器を説明するための図 図１の処理装置におけるガス供給部を説明するための図 実施形態のシリコン膜の形成方法の一例を示すフローチャート 実施形態のシリコン膜の形成方法の一例を示す工程断面図 シリコン膜の膜厚の面内分布を説明するための図 実施例におけるシリコン膜の膜厚の面内分布を示す図 Ｓｉ２Ｈ６流量及び処理圧力とシリコン膜の膜厚分布との関係を示す図 Ｓｉ２Ｈ６流量及び処理圧力とシリコン膜の膜厚分布との関係を示す図 Ｓｉ２Ｈ６流量及び処理圧力とシリコン膜の膜厚分布との関係を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔処理装置〕
図１～図３を参照し、実施形態の処理装置の一例について説明する。図１は、実施形態の処理装置の全体構成の一例を示す概略図である。図２は、図１の処理装置における処理容器を説明するための図である。図３は、図１の処理装置におけるガス供給部を説明するための図である。
処理装置１は、処理容器２０、ガス供給部４０、排気部６０、加熱部８０及び制御部９０を備える。
処理容器２０は、ボートＷＢを収容する。ボートＷＢは、複数の基板Ｗを高さ方向に所定間隔を有して保持する。基板Ｗは、例えば半導体ウエハであってよい。処理容器２０は、内管２１及び外管２２を有する。内管２１は、下端が開放された有天井の円筒形状に形成されている。内管２１の天井部は、例えば平坦に形成されている。外管２２は、下端が開放されて内管２１の外側を覆う有天井の円筒形状に形成されている。即ち、外管２２の上部は閉塞している。内管２１及び外管２２は、同軸状に配置されて二重管構造となっている。内管２１及び外管２２は、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。
内管２１の一側には、その長手方向（上下方向）に沿ってガスノズルを収容するノズル収容部２３が形成されている。ノズル収容部２３は、例えば図２に示されるように、内管２１の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部２４を形成し、凸部２４内をノズル収容部２３として形成している。ノズル収容部２３に対向させて内管２１の反対側の側壁には、その長手方向（上下方向）に沿って矩形状の開口部２５が形成されている。
開口部２５は、内管２１内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口部２５の上下方向の長さは、ボートＷＢの上下方向の長さと同じであるか、又は、ボートＷＢの長さよりも長く上下方向へ夫々延びるようにして形成されている。即ち、開口部２５の上端はボートＷＢの上端に対応する位置以上の高さに延びて位置し、開口部２５の下端はボートＷＢの下端に対応する位置以下の高さに延びて位置する。
外管２２の下部の内壁には、円環形状の支持部２６が設けられている。支持部２６は、内管２１の下端を支持する。外管２２の側壁であって、支持部２６の上方には、ガス出口２７が形成されている。外管２２の下端の開口部には、蓋体２８がＯリング等のシール部材２９を介して気密に取り付けられており、処理容器２０の下端の開口部を気密に塞き密閉するようになっている。蓋体２８は、開口部を開閉可能に構成されている。蓋体２８は、例えばステンレス鋼により形成されている。
蓋体２８の中心部には、磁性流体シール３０を介して回転軸３１が貫通させて設けられている。回転軸３１の下部は、ボートエレベータよりなる昇降手段３２のアーム３２Ａに回転自在に支持されている。
回転軸３１の上端には回転プレート３３が設けられている。回転プレート３３上には、石英により形成された保温台３４を介してボートＷＢが載置される。従って、昇降手段３２を昇降させることによって蓋体２８とボートＷＢとは一体として上下動し、ボートＷＢを処理容器２０内に対して挿脱できるようになっている。
ガス供給部４０は、処理容器２０内へ所定のガスを導入する。ガス供給部４０は、外管２２の下部に設けられており、内管２１内へ所定のガスを導入する。ガス供給部４０は、複数（例えば３本）のガスノズル４１、４２、４３を有する。
ガスノズル４１，４２，４３は、例えば断面が円形の石英管により形成されている。ガスノズル４１、４２、４３は、内管２１のノズル収容部２３内に周方向に沿って一列に設置されている。ガスノズル４１，４２，４３の基端側は、例えば外管２２の内壁部に夫々接続され、その先端側は閉じている。ガスノズル４１，４２，４３は、外管２２の内壁部から内部に延び出して内管２１の内壁に沿って上方に垂直に立ち上がるようにＬ字状に屈曲して設けられると共に、上方に立ち上がった先端部が下方に向けてＵ字状に屈曲し、垂直に延びるように形成されている。なお、図示の例では、ガスノズル４１，４２，４３は、内管２１の内側に向かって屈曲するように形成されているが、例えば内管２１の周方向に沿って屈曲するように形成されていてもよい。また、ガスノズル４１，４２，４３は、先端部が屈曲することなく、内管２１の内壁に沿って上方に垂直に立ち上がるように設けられてもよい。
ガスノズル４１，４２，４３の夫々は、屈曲している部位である屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの高さ位置が夫々異なるように形成されている。ガスノズル４１は、例えばボートＷＢの天井部よりも上方側において屈曲している。ガスノズル４３は、例えばガスノズル４１の先端部よりも上方側にて屈曲すると共に、その先端部がウエハボートの下方側に位置するように設けられている。ガスノズル４２は、例えばガスノズル４１，４３の夫々の屈曲部位４１Ｂ，４３Ｂの間の高さ位置にて屈曲し、その先端部はガスノズル４１，４３の夫々の先端部の間の高さ位置に設けられている。ガスノズル４１，４２，４３は、例えば夫々の屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの形状が互いに揃えられている。また、ガスノズル４１，４２，４３は、例えば夫々の屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの下流側のガス供給管とボートＷＢに保持された基板Ｗの外縁との距離が等しくなるように配置されている。
ガスノズル４１，４２，４３には、夫々屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂより先端側にガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａが形成されている。ガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａは例えば同じ大きさの円形状であり、ガスノズル４１，４２，４３の長さ方向に沿って例えば等間隔に形成されている。ガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａは、ボートＷＢに向けて水平方向にガスを吐出する。すなわち、ボートＷＢに搭載された複数の基板Ｗの側方からガスが供給される。また、屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの高さ位置が夫々異なることから、ガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａの高さ位置はガスノズル４１，４２，４３の間で互いに異なる。このようにガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａは、基板Ｗが配列されている処理容器２０の高さ方向に複数に分割された各領域に対してガスを供給する。図示の例では、ガス吐出孔４１ＡはボートＷＢの上方の領域にガスを供給し、ガス吐出孔４２ＡはボートＷＢの中央の領域にガスを供給し、ガス吐出孔４３ＡはボートＷＢの下方の領域にガスを供給する。
所定のガスは、例えば成膜ガス、エッチングガス、クリーニングガス等の処理ガスを含む。成膜ガスは、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等のシリコン含有ガスや、シリコン含有ガスに添加される水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）等の添加ガスを含む。また、所定のガスは、例えば処理ガスをパージするためのパージガスを含む。所定のガスは、流量制御されてガスノズル４１，４２，４３から処理容器２０内に導入される。
排気部６０は、処理容器２０内のガスを排気する。排気部６０は、ガス出口２７に接続された排気通路６１を有する。排気通路６１には、圧力調整弁６２及び真空ポンプ６３が順に介設されて、処理容器２０内を真空引きできるようになっている。排気部６０は、例えば内管２１と外管２２との間の空間部３５を介して開口部２５より排出される内管２１内のガスを排気する。
加熱部８０は、処理容器２０内に収容される基板Ｗを加熱する。加熱部８０は、例えば外管２２の外周側に、外管２２を覆うように円筒形状に形成されている。加熱部８０は、例えば上側から下側に向かって配置されたヒータ８１Ａ～８１Ｆを有する。加熱部８０が分割された複数のヒータ８１Ａ～８１Ｆを有するので、上下方向において独立して温度を制御できる。但し、加熱部８０は、分割されていない１つのヒータを有していてもよい。
制御部９０は、装置全体の動作を制御する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭ等の記憶領域に格納されたレシピに従って、所望の熱処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する装置の制御情報が設定されている。制御情報は、例えばガス流量、圧力、温度、プロセス時間であってよい。なお、レシピ及び制御部９０が使用するプログラムは、例えばハードディスク、半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。なお、制御部９０は、処理装置１とは別に設けられていてもよい。
〔シリコン膜の形成方法〕
図４～図６を参照し、実施形態のシリコン膜の形成方法について、前述の処理装置１において実施される場合を例に挙げて説明する。ただし、実施形態のシリコン膜の形成方法は、前述の処理装置１とは異なる装置においても実施できる。
図４に示されるように、実施形態のシリコン膜の形成方法は、基板を準備する工程Ｓ１と、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２と、凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３とを有する。
基板を準備する工程Ｓ１では、基板を準備する。本実施形態において、図５（ａ）に示されるように、下地１０１を含む複数枚（例えば５０枚～１５０枚）の基板ＷをボートＷＢに搭載し、ボートＷＢを処理容器２０内に下方から挿入することにより、複数枚の基板Ｗを処理容器２０内に搬入する。続いて、蓋体２８で外管２２の下端の開口部を閉じることにより処理容器２０内を密閉空間とする。この状態で処理容器２０内を真空引きして所定の減圧雰囲気に維持すると共に、加熱部８０の複数のヒータ８１Ａ～８１Ｆへの供給電力を制御して、基板温度を上昇させてプロセス温度に維持し、ボートＷＢを回転させた状態とする。なお、下地１０１は、例えばＳｉＯ２膜であってよい。
凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２では、図６（ａ）に示されるように、下地の上に凸型の膜厚分布を有するシリコン（Ｓｉ）膜を形成する。凸型の膜厚分布とは、基板の周縁部に対する中心部の膜厚が厚くなる分布である。本実施形態において、ガス吐出孔４１Ａ、４２Ａ、４３ＡからＳｉ２Ｈ６を含み、Ｈ２を含まない処理ガスを供給し、ボートＷＢに搭載された複数枚の基板Ｗの各々の下地１０１の上にシリコン膜１０２を形成する。これにより、図５（ｂ）に示されるように、下地１０１の上に凸型の膜厚分布を有するシリコン膜１０２を形成できる。
凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３では、図６（ｂ）に示されるように、下地の上に凹型の膜厚分布を有するシリコン（Ｓｉ）膜を形成する。凹型の膜厚分布とは、基板の周縁部に対する中心部の膜厚が薄くなる分布である。本実施形態において、ガス吐出孔４１Ａ、４２Ａ、４３ＡからＳｉ２Ｈ６及びＨ２（添加ガスの一例）を含む処理ガスを供給し、ボートＷＢに搭載された複数枚の基板Ｗの各々のシリコン膜１０２の上にシリコン膜１０３を形成する。これにより、図５（ｃ）に示されるように、シリコン膜１０２の膜厚が厚い基板Ｗの中心部ほど相対的に薄い膜厚のシリコン膜１０３が形成され、シリコン膜１０２の膜厚が薄い基板Ｗの周縁部ほど相対的に厚い膜厚のシリコン膜１０３が形成される。その結果、膜厚の面内均一性が高い（均一である）シリコン膜（シリコン膜１０２及びシリコン膜１０３）を形成できる。
以上に説明したように、実施形態によれば、下地１０１の上に凸型の膜厚分布を有するシリコン膜１０２を形成し、次いで、シリコン膜１０２の上に凹型の膜厚分布を有するシリコン膜１０３を形成する。これにより、シリコン膜１０２の膜厚が厚い中心部ほど相対的に薄い膜厚のシリコン膜１０３が形成され、シリコン膜１０２の膜厚が薄い周縁部ほど相対的に厚い膜厚のシリコン膜１０３が形成される。その結果、膜厚の面内均一性が高いシリコン膜（シリコン膜１０２及びシリコン膜１０３）を形成できる。
また、実施形態によれば、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２を行う時間と、凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３を行う時間との比率を制御することで、基板Ｗの中心部の膜厚と周縁部の膜厚との比率を調整できる。例えば、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２を行う時間を相対的に長くするほど、基板Ｗの周縁部に対する中心部のシリコン膜の膜厚を厚くできる。また例えば、凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３を行う時間を相対的に長くするほど、基板Ｗの周縁部に対する中心部のシリコン膜の膜厚を薄くできる。このように、実施形態によれば、シリコン膜の膜厚の面内分布を制御できる。
なお、上記の実施形態では、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２の後に凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３を行う場合を説明したが、工程Ｓ２と工程Ｓ３の順序はこれに限定されない。例えば、凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３の後に凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２を行ってもよい。また例えば、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２と凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３とを繰り返し行ってもよい。
また、上記の実施形態では、シリコン膜の形成方法が凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２と、凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３とを含む場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。実施形態のシリコン窒化膜の形成方法は、少なくともシリコン膜が堆積する際の膜厚の面内分布が異なる処理条件で行われる２つ以上の工程を含んでいればよい。例えば、実施形態のシリコン膜の形成方法は、処理ガスの種類が同じであり、処理ガスの流量が異なる条件で行われる２つ以上の工程を含んでいてもよい。また例えば、実施形態のシリコン膜の形成方法は、処理ガスの種類が同じであり、処理圧力が異なる条件で行われる２つ以上の工程を含んでいてもよい。また例えば、実施形態のシリコン膜の形成方法は、処理ガスの種類、処理ガスの流量及び処理圧力の２つ以上が異なる条件で行われる２つ以上の工程を含んでいてもよい。
〔実施例〕
まず、処理ガスの種類が異なる２つの工程を有するシリコン膜の形成方法により形成したシリコン膜の膜厚の面内均一性を評価した実施例について、比較例と共に説明する。
実施例１では、表面にＳｉＯ２膜が形成された直径が３００ｍｍのシリコンウエハを準備した。次いで、前述の処理装置１において、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２及び凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３をこの順に行うことにより、ＳｉＯ２膜の上にシリコン膜を形成した。そして、ＳｉＯ２膜の上に形成されたシリコン膜の膜厚をシリコンウエハの面内における複数の位置で測定し、測定値に基づいてシリコン膜の膜厚の面内レンジを算出した。なお、面内レンジは、シリコンウエハの面内で測定されたシリコン膜の複数の膜厚のうちの最大値から最小値を減算した値であり、その値が小さいほど面内均一性が高いことを意味する。
凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２の条件（第１の処理条件）は以下である。
処理ガス：Ｓｉ２Ｈ６（ガスノズル４１，４２，４３の各々から３００ｓｃｃｍ）
処理温度：３８０℃
処理圧力：３６０Ｐａ（２．７Ｔｏｒｒ）
処理時間：３９．６分
凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３の条件（第２の処理条件）は以下である。
処理ガス
：Ｓｉ２Ｈ６（ガスノズル４１，４２，４３の各々から３００ｓｃｃｍ）
：Ｈ２（ガスノズル４１，４２，４３の各々から１０００ｓｃｃｍ）
処理温度：３８０℃
処理圧力：３６０Ｐａ（２．７Ｔｏｒｒ）
処理時間：１９．０分
実施例２では、表面にＳｉＯ２膜が形成された直径が３００ｍｍのシリコンウエハを準備した。次いで、前述の処理装置１において、凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３及び凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２をこの順に行うことにより、ＳｉＯ２膜の上にシリコン膜を形成した。そして、ＳｉＯ２膜の上に形成されたシリコン膜の膜厚をシリコンウエハの面内における複数の位置で測定し、測定値に基づいてシリコン膜の膜厚の面内レンジを算出した。なお、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２の条件（第１の処理条件）及び凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３の条件（第２の処理条件）は、処理時間を除いて夫々実施例１の第１の処理条件及び第２の処理条件と同じである。凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３の処理時間は３３．０分であり、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２の処理時間は３３．５分である。
比較例１では、表面にＳｉＯ２膜が形成された直径が３００ｍｍのシリコンウエハを準備した。次いで、前述の処理装置１において、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２のみを行うことにより、ＳｉＯ２膜の上にシリコン膜を形成した。そして、ＳｉＯ２膜の上に形成されたシリコン膜の膜厚をシリコンウエハの面内における複数の位置で測定し、測定値に基づいてシリコン膜の膜厚の面内レンジを算出した。なお、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２の条件（第１の処理条件）は、処理時間を除いて実施例１の第１の処理条件と同じである。凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２の処理時間は５０．０分である。
比較例２では、表面にＳｉＯ２膜が形成された直径が３００ｍｍのシリコンウエハを準備した。次いで、前述の処理装置１において、凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３のみを行うことにより、ＳｉＯ２膜の上にシリコン膜を形成した。そして、ＳｉＯ２膜の上に形成されたシリコン膜の膜厚をシリコンウエハの面内における複数の位置で測定し、測定値に基づいてシリコン膜の膜厚の面内レンジを算出した。なお、凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３の条件（第２の処理条件）は、処理時間を除いて実施例１の第２の処理条件と同じである。凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３の処理時間は１２０．０分である。
図７は、実施例におけるシリコン膜の膜厚の面内分布を示す図であり、実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２の結果を示す。図７中、横軸は位置［ｍｍ］を示し、縦軸はシリコン膜の膜厚［ｎｍ］を示す。なお、位置は、ウエハの中心が０ｍｍであり、ウエハの外端が－１５０ｍｍ及び１５０ｍｍである。
図７に示されるように、比較例１では、ウエハの周縁部に対する中心部の膜厚が厚くなる凸型分布となっており、比較例２では、ウエハの周縁部に対する中心部の膜厚が薄くなる凹型分布となっている。これに対し、実施例１及び実施例２では、比較例１と比べてウエハの中心部の膜厚が薄くなり、比較例２と比べてウエハの周縁部の膜厚が薄くなっている。また、実施例１及び実施例２では、面内レンジがそれぞれ２．０５Å及び１．６４Åであった。一方、比較例１及び比較例２では、面内レンジがそれぞれ２．８５Å及び２．１９Åであった。
以上の結果から、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２及び凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３を行うことにより、面内レンジが小さいシリコン膜を形成できることが示された。すなわち、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ２及び凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成する工程Ｓ３を行うことにより、面内均一性が高いシリコン膜を形成できることが示された。
次に、Ｓｉ２Ｈ６の流量及び処理圧力を変更したときのシリコン膜の膜厚分布を評価した結果について説明する。
まず、表面にＳｉＯ２膜が形成された直径が３００ｍｍのシリコンウエハを準備した。次いで、前述の処理装置１において、異なる複数の処理条件により、準備したシリコンウエハのＳｉＯ２膜の上にシリコン膜を形成した。処理条件は以下である。
処理ガス：Ｓｉ２Ｈ６
Ｓｉ２Ｈ６流量：３５０ｓｃｃｍ、６００ｓｃｃｍ、９００ｓｃｃｍ
処理温度：３８０℃
処理圧力：１３３Ｐａ（１．０Ｔｏｒｒ）、２００Ｐａ（１．５Ｔｏｒｒ）、２６７Ｐａ（２．０Ｔｏｒｒ）
なお、Ｓｉ２Ｈ６流量が３５０ｓｃｃｍとは、ガスノズル４１，４２，４３の各々から供給するＳｉ２Ｈ６の流量を１１６ｓｃｃｍに設定した条件を意味する。また、Ｓｉ２Ｈ６流量が６００ｓｃｃｍとは、ガスノズル４１，４２，４３の各々から供給するＳｉ２Ｈ６の流量を２００ｓｃｃｍに設定した条件を意味する。また、Ｓｉ２Ｈ６流量が９００ｓｃｃｍとは、ガスノズル４１，４２，４３の各々から供給するＳｉ２Ｈ６の流量を３００ｓｃｃｍに設定した条件を意味する。
図８～図１０は、Ｓｉ２Ｈ６流量及び処理圧力とシリコン膜の膜厚分布との関係を示す図である。図８、図９及び図１０は、それぞれＳｉ２Ｈ６流量を３５０ｓｃｃｍ、６００ｓｃｃｍ及び９００ｓｃｃｍに設定したときの膜厚分布の処理圧力依存性を示す。図８～図１０中、横軸は位置［ｍｍ］を示し、縦軸はシリコン膜の膜厚［ｎｍ］を示す。なお、位置は、ウエハの中心が０ｍｍであり、ウエハの外端が－１５０ｍｍ及び１５０ｍｍである。
図８に示されるように、Ｓｉ２Ｈ６流量及び処理圧力を変更することにより、シリコン膜の膜厚の面内分布を制御できることが分かる。例えば、Ｓｉ２Ｈ６流量を大きくし（例えば９００ｓｃｃｍ）、かつ処理圧力を高くする（例えば２．０Ｔｏｒｒ）ことにより、凸型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成できることが分かる。また例えば、Ｓｉ２Ｈ６流量を小さくする（例えば３５０ｓｃｃｍ）ことにより、処理圧力によらずに、凹型の膜厚分布を有するシリコン膜を形成できることが分かる。
この結果から、Ｓｉ２Ｈ６流量及び処理圧力を変更することにより、シリコン膜の膜厚の面内分布を制御できることが示された。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、シリコン膜の膜厚の面内分布を制御する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、シリコン膜の膜中水素濃度等、膜厚以外の膜特性の面内分布を制御する場合にも適用できる。
上記の実施形態では、処理装置が複数の基板に対して一度に処理を行うバッチ式の装置である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理装置は基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。また、例えば処理装置は処理容器内の回転テーブルの上に配置した複数の基板を回転テーブルにより公転させ、第１のガスが供給される領域と第２のガスが供給される領域とを順番に通過させて基板に対して処理を行うセミバッチ式の装置であってもよい。
１ 処理装置
２０ 処理容器
４０ ガス供給部
９０ 制御部

Claims (10)

  1. シリコン含有ガスを含む処理ガスを基板に供給してシリコン膜を堆積させる複数の工程を有し、
    前記複数の工程は、前記シリコン膜が堆積する際の膜特性の面内分布が異なる処理条件で行われる２つ以上の工程を含む、
    シリコン膜の形成方法。
  2. 前記処理ガスは、基板の側方から供給される、
    請求項１に記載のシリコン膜の形成方法。
  3. 前記処理条件は、前記シリコン含有ガスに添加される添加ガスの有無を含む、
    請求項１又は２に記載のシリコン膜の形成方法。
  4. 前記添加ガスは、Ｈ２ガスである、
    請求項３に記載のシリコン膜の形成方法。
  5. 前記処理条件は、前記シリコン含有ガスの流量を含む、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシリコン膜の形成方法。
  6. 前記基板は、処理容器内に収容されており、
    前記処理条件は、前記シリコン含有ガスを供給する際の前記処理容器内の圧力を含む、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシリコン膜の形成方法。
  7. 前記膜特性は膜厚であり、
    前記処理条件は、前記基板の周縁部に対する中心部の膜厚が厚くなる条件と、前記基板の周縁部に対する中心部の膜厚が薄くなる条件とを含む、
    請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシリコン膜の形成方法。
  8. 前記シリコン含有ガスは、ＳｉＨ４ガス又はＳｉ２Ｈ６ガスである、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシリコン膜の形成方法。
  9. 前記複数の工程を繰り返す、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシリコン膜の形成方法。
  10. 基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器内にシリコン含有ガスを含む処理ガスを供給するガス供給部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記処理ガスを前記処理容器内に収容された前記基板に供給してシリコン膜を堆積させる複数の工程を実行するように前記ガス供給部を制御するよう構成され、
    前記複数の工程は、前記シリコン膜が堆積する際の膜特性の面内分布が異なる処理条件で行われる２つ以上の工程を含む、
    処理装置。
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