JP4434807B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
窒化膜の成膜手順を以下に示す。
(1)石英ボート217にウエハ200を移載する。この時ウエハ200は石英製の支持部によって支えられている。
(2)石英ボート217を反応管203内へ挿入する。
(3)石英ボート217の挿入が終わると反応管203内を真空引きし、窒化プロセスの500℃−750℃程度まで昇温する。
(4)反応ガスであるNH3とDCSとを反応管203内へ導入し、窒化膜堆積を行う。
(5)反応管203内の反応ガスのガス引きを行う。
(6)反応管203内を大気圧に復帰し、石英ボート217を反応管203より引き出す。
基板を処理室に搬入する工程と、
前記処理室に連通され、第1のバルブと、前記第1のバルブと前記処理室の間であって付着物がほとんど付着しない位置に設けられた第2のバルブと、をそれぞれ有する複数のガス供給管を介して、前記処理室に複数の処理ガスを供給して前記基板の表面に膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室から搬出する工程と、
前記ガス供給管の前記第1のバルブよりも上流側に連通された不活性ガス供給管から不活性ガスを前記ガス供給管に供給し、前記第2のバルブを閉めた状態で前記第1のバルブを開けることで前記ガス供給管内を加圧状態とする工程と、
前記ガス供給管内が所定の加圧状態となった時に、前記第2のバルブを開いて前記ガス供給管内の不活性ガスを前記処理室内に放出して前記ガス供給管に付着した付着物を除去する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
なお、SiN膜を成膜中は、バルブ243eは開いた状態のままであり、レギュレータ302による窒素の供給は行われない。
ステップ1では、プラズマ励起の必要なNH3ガスと、プラズマ励起の必要のないDCSガスとを併行して流す。まずガス供給管232aに設けたバルブ243a、及びガス排気管231に設けたバルブ243dを共に開けて、ガス供給管232aからマスフローコントローラ243aにより流量調整されたNH3ガスをノズル233のガス供給孔248bからバッファ室237へ噴出し、棒状電極269及び棒状電極270間に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加してNH3をプラズマ励起し、活性種として処理室201に供給しつつガス排気管231から排気する。NH3ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、バルブ243dを適正に調整して処理室201内圧力を10〜100Paとする。マスフローコントローラ241aで制御するNH3の供給流量は1000〜10000sccmである。NH3をプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ200を晒す時間は2〜120秒間である。このときのヒータ207温度はウエハが500〜600℃になるよう設定してある。NH3は反応温度が高いため、上記ウエハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。
ステップ2では、ガス供給管232aのバルブ243aを閉めて、NH3の供給を止めるが、引続きガス溜め247へ供給を継続する。ガス溜め247に所定圧、所定量のDCSが溜まったら上流側のバルブ243bも閉めて、ガス溜め247にDCSを閉じ込めておく。また、ガス排気管231のバルブ243dは開いたままにし真空ポンプ246により、処理室201を20Pa以下に排気し、残留NH3を処理室201から排除する。また、この時にはN2等の不活性ガスを処理室201に供給すると、更に残留NH3を排除する効果が高まる。ガス溜め247内には、圧力が20000Pa以上になるようにDCSを溜める。また、ガス溜め247と処理室201との間のコンダクタンスが1.5×10−3m3/s以上になるように装置を構成する。また、反応管203の容積とこれに対する必要なガス溜め247の容積との比として考えると、反応管203の容積1001(リットル)の場合においては、100〜300ccであることが好ましく、容積比としてはガス溜め247は反応室容積の1/1000〜3/1000倍とすることが好ましい。
ステップ3では、処理室201の排気が終わったらガス排気管231のバルブ243cを閉じて排気を止める。ガス供給管232bの下流側のバルブ243cを開く。これによりガス溜め247に溜められたDCSが処理室201に一気に供給される。このときガス排気管231のバルブ243dが閉じられているので、処理室201内の圧力は急激に上昇して約931Pa(7Torr)まで昇圧される。DCSを供給するための時間は2〜4秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を2〜4秒に設定し、合計6秒とした。このときのウエハ温度はNH3の供給時と同じく、500〜600℃である。DCSの供給により、下地膜上のNH3とDCSとが表面反応して、ウエハ200上にSiN膜が成膜される。成膜後、バルブ243cを閉じ、バルブ243dを開けて処理室201を真空排気し、残留するDCSの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはN2等の不活性ガスを処理室201に供給すると、更に残留するDCSの成膜に寄与した後のガスを処理室201から排除する効果が高まる。またバルブ243bを開いてガス溜め247へのDCSの供給を開始する。
112…ウエハ移載機
114…カセット移載機
121…ボートエレベータ
200…ウエハ
201…処理室
202…処理炉
203…反応管
207…ヒータ
208…断熱部材
217…ボート
218…石英キャップ
219…シールキャップ
220…Oリング
224…プラズマ生成領域
231…ガス排気管
232a…ガス供給管
232b…ガス供給管
233…ノズル
237…バッファ室
241a…マスフローコントローラ
241b…マスフローコントローラ
243a…バルブ
243b…バルブ
243c…バルブ
243d…バルブ
243e…バルブ
246…真空ポンプ
247…ガス溜め
248a…ガス供給孔
248b…ガス供給孔
248c…ガス供給孔
249…ガス供給部
267…ボート回転機構
269…棒状電極
270…棒状電極
272…整合器
273…高周波電源
275…電極保護管
301…窒素供給ライン
302…レギュレータ
321…コントローラ
Claims (1)
- 基板を処理室に搬入する工程と、
前記処理室に連通され、第1のバルブと、前記第1のバルブと前記処理室の間であって付着物がほとんど付着しない位置に設けられた第2のバルブと、をそれぞれ有する複数のガス供給管を介して、前記処理室に複数の処理ガスを供給して前記基板の表面に膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室から搬出する工程と、
前記ガス供給管の前記第1のバルブよりも上流側に連通された不活性ガス供給管から不活性ガスを前記ガス供給管に供給し、前記第2のバルブを閉めた状態で前記第1のバルブを開けることで前記ガス供給管内を加圧状態とする工程と、
前記ガス供給管内が所定の加圧状態となった時に、前記第2のバルブを開いて前記ガス供給管内の不活性ガスを前記処理室内に放出して前記ガス供給管に付着した付着物を除去する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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