JP4929932B2 - 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
そして、上記絶縁膜の誘電率を小さくするためにシリコン窒化膜に不純物として例えばボロン(B)を添加して絶縁膜を形成するようにした提案もなされている(特許文献2)。
また例えば請求項3に記載されたように、前記同時供給工程と前記非選択ガス供給工程とを連続的に行う。
また例えば請求項4に記載されたように、前記窒化ガス供給工程の前後には間欠期間が設けられており、該間欠期間には、前記処理容器内は不活性ガスパージされていること及び/又は全てのガスの供給が停止されて真空引きされている。
また例えば請求項6に記載されたように、前記窒化ガスの供給開始から所定の時間が経過した後に、前記高周波電力が印加される。
また例えば請求項7に記載されたように、前記薄膜の成膜時の温度は、300℃〜700℃の範囲内である。
また例えば請求項8に記載されたように、前記薄膜の成膜時の圧力は、13Pa(0.1Torr)〜13300Pa(100Torr)の範囲内である。
また例えば請求項10に記載されたように、前記窒化ガスは、アンモニア[NH3 ]、窒素[N2 ]、一酸化二窒素[N2 O]、一酸化窒素[NO]よりなる群より選択される1以上のガスである。
また例えば請求項12に記載されたように、前記炭化水素ガスは、アセチレン、エチレン、メタン、エタン、プロパン、ブタンよりなる群より選択される1以上のガスである。
請求項15に係る発明は、真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、前記被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、前記処理容器内へシラン系ガスを供給するシラン系ガス供給手段と、前記処理容器内へ窒化ガスを供給する窒化ガス供給手段と、前記処理容器内へボロン含有ガスを供給するボロン含有ガス供給手段と、前記処理容器内へ炭化水素ガスを供給する炭化水素ガス供給手段と、前記窒化ガスを高周波によって発生するプラズマにより活性化する活性化手段と、装置全体を制御する制御手段と、を備えた成膜装置によりシラン系ガスと窒化ガスとボロン含有ガスと炭化水素ガスとを用いて被処理体に対してSiBCN膜よりなる薄膜を形成するに際して、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の成膜方法を実施するように装置全体を制御するプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体である。
図1は本発明の係る成膜装置の一例を示す縦断面構成図、図2は成膜装置(加熱手段は省略)を示す横断面構成図である。尚、ここではシラン系ガスとしてジクロロシラン(DCS)を用い、窒化ガスとしてアンモニアガス(NH3 )を用い、ボロン含有ガスとしてBCl3 ガスを用い、炭化水素ガスとしてC2 H4 ガス(エチレンガス)を用い、上記NH3 ガスをプラズマにより活性化して炭素含有のSiBCN膜を成膜する場合を例にとって説明する。
そして、この回転軸20の貫通部には、例えば磁性流体シール22が介設され、この回転軸20を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部18の周辺部とマニホールド8の下端部には、例えばOリング等よりなるシール部材24が介設されており、処理容器4内のシール性を保持している。
上記した回転軸20は、例えばボートエレベータ等の昇降機構(図示せず)に支持されたアーム26の先端に取り付けられており、ウエハボート12及び蓋部18等を一体的に昇降して処理容器4内へ挿脱できるようになされている。尚、上記テーブル16を上記蓋部18側へ固定して設け、ウエハボート12を回転させることなくウエハWの処理を行うようにしてもよい。
そして、上記処理容器4内を上方向に延びていく窒化ガス用のガス分散ノズル38は途中で処理容器4の半径方向外方へ屈曲されて、上記プラズマ区画壁72内の一番奥(処理容器4の中心より一番離れた部分)に位置され、この一番奥の部分に沿って上方に向けて起立させて設けられている。従って、高周波電源76がオンされている時に上記ガス分散ノズル38のガス噴射孔38Aから噴射されたアンモニアガスはここで活性化されて処理容器4の中心に向けて拡散しつつ流れるようになっている。
そして上記プラズマ区画壁72の開口70の外側近傍、すなわち開口70の外側(処理容器4内)には、上記シラン系ガス用のガス分散ノズル40とボロン含有ガス用のガス分散ノズル42と炭化水素ガス用のガス分散ノズル44とがそれぞれ起立させて設けられており、各ノズル40、42、44に設けた各ガス噴射孔40A、42A、44Aより処理容器4の中心方向に向けてシラン系ガスとBCl3 ガスとC2 H4 ガスとをそれぞれ噴射し得るようになっている。
本発明方法では、ボロン含有ガス(例えばBCl3 )及び炭化水素ガス(例えばC2 H4 )よりなる群から選択されたいずれか一方のガスとシラン系ガス(例えばDCS)との同時供給を行う同時供給工程と、同時供給工程で選択されなかった他方のガスを供給する非選択ガス供給工程と、窒化ガスを供給する窒化ガス供給工程とを、上記順序で繰り返し行うようにしてSiBCN膜よりなる薄膜を形成する。
まず、本発明方法の第1実施例について説明する。
図3は本発明の成膜方法の第1実施例における各種ガスの供給のタイミングとRF(高周波)の印加タイミングを示すタイミングチャートである。まず、常温の多数枚、例えば50〜100枚の300mmサイズのウエハWが載置された状態のウエハボート12を予め所定の温度になされた処理容器4内にその下方より上昇させてロードし、蓋部18でマニホールド8の下端開口部を閉じることにより容器内を密閉する。
次に本発明の成膜方法の第2実施例について説明する。
図4は本発明の成膜方法の第2実施例における各種ガスの供給のタイミングとRF(高周波)の印加タイミングを示すタイミングチャートである。図3に示す第1実施例では、非選択ガス供給工程(第2の吸着工程)では、C2 H4 ガスを単独で供給したが、この第2実施例では図4に示すようにDCSガスも同時に供給するようにしている。尚、他のガス供給態様等は図3に示す場合と同じであり、第1実施例にて説明した事項がここでも適用される。このように、C2 H4 ガスの供給の際にDCSガスを同時に供給する場合には、ウエハ表面に吸着したC2 H4 ガスの炭素がSiと混合して存在する状態となり、この時の状態がSiと炭素が結合しており、後工程のNH3 ガスを供給する窒化ガス供給工程での炭素の離脱を抑制することができる、という利点を有する。
次に本発明の成膜方法の第3実施例について説明する。
図5は本発明の成膜方法の第3実施例における各種ガスの供給のタイミングとRF(高周波)の印加タイミングを示すタイミングチャートである。
図3に示す第1実施例では、同時供給工程(第1の吸着工程)においては、BCl3 とC2 H4 とよりなる群より選択したBCl3 を供給し、この工程に続く非選択ガス供給工程(第2の吸着工程)では上記同時供給工程で選択されなかった他方のガスであるC2 H4 ガスを供給するようにしたが、図5に示すこの第3実施例では、上記の2つのガスの順序を逆にしている。すなわち、同時供給工程ではC2 H4 ガスを供給し、この工程に続く非選択ガス供給工程ではBCl3 を単独で供給するようにしている。尚、他のガス供給態様等は図3に示す場合と同じであり、ここでも第1実施例にて説明した事項が適用される。
次に本発明の成膜方法の第4実施例について説明する。
図6は本発明の成膜方法の第4実施例における各種ガスの供給のタイミングとRF(高周波)の印加タイミングを示すタイミングチャートである。図5に示す第3実施例では、非選択ガス供給工程(第2の吸着工程)では、BCl3 ガスを単独で供給したが、この第4実施例では図6に示すようにDCSガスも同時に供給するようにしている。尚、他のガス供給態様等は図5に示す場合と同じであり、第1実施例にて説明した事項がここでも適用される。このように、BCl3 ガスの供給の際にDCSガスを同時に供給する場合には、積層膜中の下層にSi/C層を、上層にSiB層をそれぞれ形成することができ、上記第2実施例の場合よりも、後工程のNH3 ガスを供給する窒化ガス供給工程での炭素の離脱を更に抑制することができる、という利点を有する。
次に、上記第1乃至第4実施例(第3実施例は除く)を用いて各薄膜を形成して評価を行ったので、その評価結果について説明する。また、これと同時に本出願の先の出願(特願2006−004191)にて開示した方法発明により形成したSiBCN膜及び従来方法で形成したSiN膜の各評価も比較のために併記する。
図7は本出願人の先の出願で開示したSiBCN膜の成膜方法における各種ガスの供給タイミングとRF(高周波)の印加タイミングを示すタイミングチャート、図8は各SiBCN膜のエッチングレートの評価結果を示すグラフである。
また上記各実施例では、炭化水素ガスとしてはエチレンガスを用いたが、これに限定されず、アセチレン、エチレン、メタン、エタン、プロパン、ブタンよりなる群より選択される1または2以上のガスを用いることができる。
また、上記各実施例では、ボロン含有ガスとしてBCl3 ガスを用いたが、これに限定されず、BCl3 、B2 H6 、BF3 、B(CH3 )3 よりなる群より選択される1以上のガスを用いることができる。
また被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス基板やLCD基板等にも本発明を適用することができる。
4 処理容器
12 ウエハボート(保持手段)
28 窒化ガス供給手段
30 シラン系ガス供給手段
32 ボロン含有ガス供給手段
34 炭化水素ガス供給手段
38,40,42,44 ガス分散ノズル
60 制御手段
62 記憶媒体
66 活性化手段
74 プラズマ電極
76 高周波電源
86 加熱手段
W 半導体ウエハ(被処理体)
Claims (15)
- 複数枚の被処理体が収容されて真空引き可能になされた処理容器内に、シラン系ガスと窒化ガスとボロン含有ガスと炭化水素ガスとを供給して前記被処理体の表面にSiBCN膜よりなる薄膜を形成する成膜方法において、
前記ボロン含有ガス及び炭化水素ガスよりなる群から選択されたいずれか一方のガスと前記シラン系ガスとの同時供給を行う同時供給工程と、
前記同時供給工程で選択されなかった他方のガスを供給する非選択ガス供給工程と、
前記窒化ガスを供給する窒化ガス供給工程とを、
前記同時供給工程、前記非選択ガス供給工程及び前記窒化ガス供給工程の順序で繰り返し行うようにしたことを特徴とする成膜方法。 - 前記非選択ガス供給工程では、前記他方のガスと前記シラン系ガスとが同時に供給されることを特徴とする請求項1記載の成膜方法。
- 前記同時供給工程と前記非選択ガス供給工程とを連続的に行うことを特徴とする請求項1又は2記載の成膜方法。
- 前記窒化ガス供給工程の前後には間欠期間が設けられており、該間欠期間には、前記処理容器内は不活性ガスパージされていること及び/又は全てのガスの供給が停止されて真空引きされていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記窒化ガスは、前記処理容器内で高周波電力によって発生したプラズマによって活性化されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記窒化ガスの供給開始から所定の時間が経過した後に、前記高周波電力が印加されることを特徴とする請求項5記載の成膜方法。
- 前記薄膜の成膜時の温度は、300℃〜700℃の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記薄膜の成膜時の圧力は、13Pa(0.1Torr)〜13300Pa(100Torr)の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記シラン系ガスは、ジクロロシラン(DCS)、ヘキサクロロジシラン(HCD)、モノシラン[SiH4 ]、ジシラン[Si2 H6 ]、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、テトラクロロシラン(TCS)、ジシリルアミン(DSA)、トリシリルアミン(TSA)、ビスターシャルブチルアミノシラン(BTBAS)よりなる群より選択される1以上のガスであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記窒化ガスは、アンモニア[NH3 ]、窒素[N2 ]、一酸化二窒素[N2 O]、一酸化窒素[NO]よりなる群より選択される1以上のガスであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記ボロン含有ガスは、BCl3 、B2 H6 、BF3 、B(CH3 )3 よりなる群より選択される1以上のガスであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記炭化水素ガスは、アセチレン、エチレン、メタン、エタン、プロパン、ブタンよりなる群より選択される1以上のガスであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の成膜方法。
- シラン系ガスと窒化ガスとボロン含有ガスと炭化水素ガスとを用いて被処理体に対してSiBCN膜よりなる薄膜を形成するための成膜装置において、
真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、
前記被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、
前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、
前記処理容器内へシラン系ガスを供給するシラン系ガス供給手段と、
前記処理容器内へ窒化ガスを供給する窒化ガス供給手段と、
前記処理容器内へボロン含有ガスを供給するボロン含有ガス供給手段と、
前記処理容器内へ炭化水素ガスを供給する炭化水素ガス供給手段と、
前記窒化ガスを高周波によって発生するプラズマにより活性化する活性化手段と、
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の成膜方法を実施するように装置全体を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。 - 前記活性化手段は、前記処理容器の側壁に前記処理容器内に開口を介して連通させるようにして接合された凹部状のプラズマ区画壁と、前記プラズマ区画壁に取り付けられると共に高周波電源に接続されたプラズマ電極とを有すること特徴とする請求項13記載の成膜装置。
- 真空引き可能になされた縦型の筒体状の処理容器と、
前記被処理体を複数段に保持して前記処理容器内に挿脱される保持手段と、
前記処理容器の外周に設けられる加熱手段と、
前記処理容器内へシラン系ガスを供給するシラン系ガス供給手段と、
前記処理容器内へ窒化ガスを供給する窒化ガス供給手段と、
前記処理容器内へボロン含有ガスを供給するボロン含有ガス供給手段と、
前記処理容器内へ炭化水素ガスを供給する炭化水素ガス供給手段と、
前記窒化ガスを高周波によって発生するプラズマにより活性化する活性化手段と、
装置全体を制御する制御手段と、
を備えた成膜装置によりシラン系ガスと窒化ガスとボロン含有ガスと炭化水素ガスとを用いて被処理体に対してSiBCN膜よりなる薄膜を形成するに際して、
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の成膜方法を実施するように装置全体を制御するプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体。
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