JP6022638B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム - Google Patents
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- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
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Description
基板が処理室内に収容される工程と、
前記基板に対して、金属元素を含む原料ガスと窒素含有ガスとが供給されて前記基板上に金属窒化膜が形成され、その際、改質ガスとして水素含有ガスが、前記窒素含有ガスが供給される時間よりも長い時間供給される工程とを、有する半導体装置の製造方法が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ金属元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理室内へ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理室に収容された前記基板に対して、前記原料ガスと前記窒素含有ガスとが供給され前記基板上に金属窒化層を形成する処理を行い、その際、改質ガスとして前記水素含有ガスが、前記窒素含有ガスが供給されている時間より長い時間供給されるように前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系および前記水素含有ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
基板を処理室内に収容する手順と、
前記基板に対して、金属元素を含む原料ガスと窒素含有ガスとを供給して前記基板上に金属窒化層を形成し、その際、改質ガスとして水素含有ガスを、前記窒素含有ガスが供給される時間よりも長い時間供給する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
(1)基板処理装置の構成
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図2,3を参照しながら説明する。図2は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置40のウェハ処理時における断面構成図であり、図3は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置40のウェハ搬送時における断面構成図である。
図2,3に示すとおり、本実施形態にかかる基板処理装置40は処理容器202を備えている。処理容器202は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、処理容器202は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)などの金属材料により構成されている。処理容器202内には、基板としてのシリコンウェハ等のウェハ200を処理する処理室201が形成されている。
処理室201内には、ウェハ200を支持する支持台203が設けられている。ウェハ200が直接触れる支持台203の上面には、例えば、石英(SiO2)、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素(SiC)、酸化アルミニウム(Al2O3)、又は窒化アルミニウム(AlN)などから構成された支持板としてのサセプタ217が設けられている。また、支持台203には、ウェハ200を加熱する加熱手段(加熱源)としてのヒータ206が内蔵されている。なお、支持台203の下端部は、処理容器202の底部を貫通している。
処理室201の外部には、支持台203を昇降させる昇降機構207bが設けられている。この昇降機構207bを作動させて支持台203を昇降させることにより、サセプタ217上に支持されるウェハ200を昇降させることが可能となっている。支持台203は、ウェハ200の搬送時には図3で示される位置(ウェハ搬送位置)まで下降し、ウェハ200の処理時には図2で示される位置(ウェハ処理位置)まで上昇する。なお、支持台203下端部の周囲は、ベローズ203aにより覆われており、処理室201内は気密に保持されている。
また、処理室201の底面(床面)には、例えば3本のリフトピン208bが鉛直方向に立ち上がるように設けられている。また、支持台203(サセプタ217も含む)には、かかるリフトピン208bを貫通させる貫通孔208aが、リフトピン208bに対応する位置にそれぞれ設けられている。そして、支持台203をウェハ搬送位置まで下降させた時には、図3に示すように、リフトピン208bの上端部がサセプタ217の上面から突出して、リフトピン208bがウェハ200を下方から支持するようになっている。また、支持台203をウェハ処理位置まで上昇させたときには、図2に示すようにリフトピン208bはサセプタ217の上面から埋没して、サセプタ217がウェハ200を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン208bは、ウェハ200と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
処理室201(処理容器202)の内壁側面には、処理室201の内外にウェハ200を搬送するウェハ搬送口250が設けられている。ウェハ搬送口250にはゲートバルブ44が設けられており、ゲートバルブ44を開くことにより、処理室201内と負圧移載室11内とが連通するようになっている。負圧移載室11は搬送容器(密閉容器)12内に形成されており、負圧移載室11内にはウェハ200を搬送する負圧移載機13が設けられている。負圧移載機13には、ウェハ200を搬送する際にウェハ200を支持する搬送アーム13aが備えられている。支持台203をウェハ搬送位置まで下降させた状態で、ゲートバルブ44を開くことにより、負圧移載機13により処理室201内と負圧移載室11内との間でウェハ200を搬送することが可能となっている。処理室201内に搬送されたウェハ200は、上述したようにリフトピン208b上に一時的に載置される。なお、負圧移載室11のウェハ搬送口250が設けられた側と反対側には、図示しないロードロック室が設けられており、負圧移載機13によりロードロック室内と負圧移載室11内との間でウェハ200を搬送することが可能となっている。なお、ロードロック室は、未処理もしくは処理済のウェハ200を一時的に収容する予備室として機能する。
処理室201(処理容器202)の内壁側面であって、ウェハ搬送口250の反対側には、処理室201内の雰囲気を排気する排気口260が設けられている。排気口260には排気チャンバ260aを介して排気管261が接続されており、排気管261には、処理室201内を所定の圧力に制御するAPC(Auto Pressure Controller)等の圧力調整器262、原料回収トラップ263、及び真空ポンプ264が順に直列に接続されている。主に、排気口260、排気チャンバ260a、排気管261、圧力調整器262、原料回収トラップ263、真空ポンプ264により排気系(排気ライン)が構成される。
処理室201の上部に設けられる後述のシャワーヘッド240の上面(天井壁)には、処理室201内に各種ガスを供給するガス導入口210が設けられている。なお、ガス導入口210に接続されるガス供給系の構成については後述する。
ガス導入口210と処理室201との間には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド240が設けられている。シャワーヘッド240は、ガス導入口210から導入されるガスを分散させる分散板240aと、分散板240aを通過したガスをさらに均一に分散させて支持台203上のウェハ200の表面に供給するシャワー板240bと、を備えている。分散板240aおよびシャワー板240bには、複数の通気孔が設けられている。分散板240aは、シャワーヘッド240の上面及びシャワー板240bと対向するように配置されており、シャワー板240bは、支持台203上のウェハ200と対向するように配置されている。なお、シャワーヘッド240の上面と分散板240aとの間、および分散板240aとシャワー板240bとの間には、それぞれ空間が設けられており、かかる空間は、ガス導入口210から供給されるガスを分散させる第1バッファ空間(分散室)240c、および分散板240aを通過したガスを拡散させる第2バッファ空間240dとしてそれぞれ機能する。
処理室201(処理容器202)の内壁側面には、段差部201aが設けられている。そして、この段差部201aは、コンダクタンスプレート204をウェハ処理位置近傍に保持するように構成されている。コンダクタンスプレート204は、内周部にウェハ200を収容する穴が設けられた1枚のドーナツ状(リング状)をした円板として構成されている。コンダクタンスプレート204の外周部には、所定間隔を空けて周方向に配列された複数の排出口204aが設けられている。排出口204aは、コンダクタンスプレート204の外周部がコンダクタンスプレート204の内周部を支えることができるよう、不連続に形成されている。
処理室201の外部には、液体原料を収容する原料容器としてのバブラ220aが設けられている。バブラ220aは、内部に液体原料を収容(充填)可能なタンク(密閉容器)として構成されており、また、液体原料をバブリングにより気化させて原料ガスを生成させる気化部としても構成されている。なお、バブラ220aの周りには、バブラ220aおよび内部の液体原料を加熱するサブヒータ206aが設けられている。原料としては、例えば、金属元素としてのハフニウム(Hf)元素を含む金属液体原料である四塩化ハフニウム(ハフニウムテトラクロライド:HfCl4)が用いられる。
バブラ220aには、バブラ220a内で生成された原料ガスを処理室201内に供給する原料ガス供給管213aが接続されている。原料ガス供給管213aの上流側端部は、バブラ220aの上部に存在する空間に連通している。原料ガス供給管213aの下流側端部は、ガス導入口210に接続されている。原料ガス供給管213aには、上流側から順にバルブva5,va3が設けられている。バルブva5は、バブラ220aから原料ガス供給管213a内への原料ガスの供給を制御するバルブであり、バブラ220aの近傍に設けられている。バルブva3は、原料ガス供給管213aから処理室201内への原料ガスの供給を制御するバルブであり、ガス導入口210の近傍に設けられている。バルブva3と後述するバルブve3は高耐久高速ガスバルブとして構成されている。高耐久高速ガスバルブは、短時間で素早くガス供給の切り替えおよびガス排気ができるように構成された集積バルブである。なお、バルブve3は、原料ガス供給管213aのバルブva3とガス導入口210との間の空間を高速にパージしたのち、処理室201内をパージする不活性ガスの導入を制御するバルブである。
また、処理室201の外部には、還元性ガスである窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給源220bが設けられている。窒素含有ガス供給源220bには、窒素含有ガス供給管213bの上流側端部が接続されている。窒素含有ガス供給管213bの下流側端部は、バルブvb3を介してガス導入口210に接続されている。窒素含有ガス供給管213bには、窒素含有ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)222bと、窒素含有ガスの供給を制御するバルブvb1,vb2,vb3が設けられている。窒素含有ガスとしては、例えば、アンモニア(NH3)ガス、ヒドラジン(N2H4)ガス、または、N3H8ガス等が用いられ、本実施形態では、例えばアンモニア(NH3)ガスが用いられる。主に、窒素含有ガス供給源220b、窒素含有ガス供給管213b、MFC222b、バルブvb1,vb2,vb3により、還元性ガス供給系(還元性ガス供給ライン)である窒素含有ガス供給系(窒素含有ガス供給ライン)が構成される。
また、処理室201の外部には、還元性ガスである水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給源220cが設けられている。水素含有ガス供給源220cには、水素含有ガス供給管213cの上流側端部が接続されている。水素含有ガス供給管213cの下流側端部は、バルブvc3を介してガス導入口210に接続されている。水素含有ガス供給管213cには、水素含有ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)222cと、水素含有ガスの供給を制御するバルブvc1,vc2,vc3が設けられている。水素含有ガスとしては、例えば、水素(H2)ガスが用いられる。主に、水素含有ガス供給源220c、水素含有ガス供給管213c、MFC222c、バルブvc1,vc2,vc3により、還元性ガス供給系(還元性ガス供給ライン)である水素含有ガス供給系(水素含有ガス供給ライン)が構成される。
また、処理室201の外部には、パージガスである不活性ガスを供給する不活性ガス供給源220d,220eが設けられている。不活性ガス供給源220d,220eには、不活性ガス供給管213d,213eの上流側端部がそれぞれ接続されている。不活性ガス供給管213dの下流側端部は、バルブvd3を介してガス導入口210に接続されている。不活性ガス供給管213eの下流側端部は、バルブve3を介して原料ガス供給管213aのバルブva3とガス導入口210との間の部分に合流し、ガス導入口210に接続されている。不活性ガス供給管213d,213eには、不活性ガスの供給流量を制御する流量制御器としてのマスフローコントローラ(MFC)222d,222eと、不活性ガスの供給を制御するバルブvd1,vd2,vd3,ve1,ve2,ve3と、がそれぞれ設けられている。不活性ガスとしては、例えばN2ガスやArガスやHeガス等の不活性ガスが用いられる。主に、不活性ガス供給源220d,220e、不活性ガス供給管213d,213e、MFC222d,222e、バルブvd1,vd2,vd3,ve1,ve2,ve3により、パージガス供給系(パージガス供給ライン)である不活性ガス供給系(不活性ガス供給ライン)が構成される。
また、原料ガス供給管213aのバルブva3よりも上流側には、ベント管215aの上流側端部が接続されている。また、ベント管215aの下流側端部は、排気管261の圧力調整器262よりも下流側であって原料回収トラップ263よりも上流側に接続されている。ベント管215aには、ガスの流通を制御するバルブva4が設けられている。
図12に示されているように、制御部(制御手段)であるコントローラ280は、CPU(Central Processing Unit)280a、RAM(Random Access Memory)280b、記憶装置280c、I/Oポート280dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM280b、記憶装置280c、I/Oポート280dは、内部バス280eを介して、CPU280aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ280には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置281が接続されている。
次に、上述の基板処理装置を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として、ウェハ200上に金属窒化膜としての窒化ハフニウム(HfN)膜を形成する基板処理工程について、図1〜図4(a)を用いて説明する。図4(a)は、本実施形態に係るガス供給シーケンスを示すタイミング図である。
昇降機構207bを作動させ、支持台203を、図3に示すウェハ搬送位置まで下降させる。そして、ゲートバルブ44を開き、処理室201と負圧移載室11とを連通させる。そして、上述のように負圧移載機13により負圧移載室11内から処理室201内へウェハ200を搬送アーム13aで支持した状態でロードする。処理室201内に搬入したウェハ200は、支持台203の上面から突出しているリフトピン208b上に一時的に載置される。負圧移載機13の搬送アーム13aが処理室201内から負圧移載室11内へ戻ると、ゲートバルブ44が閉じられる。
続いて、圧力調整器(APC)262により、処理室201内の圧力が所定の処理圧力となるように制御する。また、ヒータ206に供給する電力を調整し、ウェハ200の表面温度が所定の処理温度となるように制御する。なお、温度調整工程は、圧力調整工程と並行して行うようにしてもよいし、圧力調整工程よりも先行して行うようにしてもよい。ここで、所定の処理温度、処理圧力とは、後述する成膜工程において、CVD法によりHfN膜を形成可能な処理温度、処理圧力である。すなわち、成膜工程で用いる原料が自己分解する程度の処理温度、処理圧力である。
続いて、処理室201内に、ハフニウム元素を含む原料ガスとしてのHfCl4ガスおよび窒素含有ガスとしてのNH3ガスを間欠的に供給し排気すると共に、NH3ガスの供給期間に、処理室201内に水素含有ガスとしてのH2ガスを供給し排気して、ウェハ200上に金属窒化膜としてのHfN膜を形成する処理を行う。なお、本実施形態では、NH3ガスの供給期間にHfCl4ガスを間欠的に供給し、その際、NH3ガスと同時にH2ガスを供給し排気する。以下に、図4(a)を参照しながら詳しく説明する。
ウェハ温度:300〜500℃、
処理室内圧力:0.1〜1000Pa、
NH3供給流量:50〜10000sccm、
H2供給流量:50〜10000sccm、
HfCl4供給流量:10〜500sccm、
N2供給流量:50〜10000sccm
が例示される。
その後、上述した基板搬入工程、基板載置工程に示した手順とは逆の手順により、HfN膜を形成した後のウェハ200を、処理室201内から負圧移載室11内へ搬出する。
本実施形態によれば、以下に示す効果のうち1つ又は複数の効果を奏する。
第1実施形態に係る成膜工程では、NH3ガスの供給期間にHfCl4ガスを間欠的に供給していたが、本実施形態に係る成膜工程では、HfCl4ガスとNH3ガスとを間欠的に交互に供給する点が、第1実施形態と異なる。また、成膜工程において、処理室201内の処理温度、処理圧力を、ALD(Atomic Layer Deposition)法によりHfN膜を形成可能な処理温度、処理圧力とする点、すなわち、成膜工程で用いる原料が自己分解しない程度の処理温度、処理圧力とする点が、第1実施形態と異なる。なお、NH3ガスとH2ガスとを同時に供給する点は、第1実施形態と同様である。以下に、本実施形態に係る成膜工程を、図5(a)を参照しながら詳しく説明する。
ウェハ温度:100〜300℃、
処理室内圧力:0.1〜1000Pa、
NH3供給流量:50〜10000sccm、
H2供給流量:50〜10000sccm、
HfCl4供給流量:10〜500sccm、
N2供給流量:50〜10000sccm
が例示される。
第1実施形態に係る成膜工程では、NH3ガスとH2ガスとを同時に供給していたが、本実施形態に係る成膜工程では、NH3ガスとH2ガスとを別々に供給する点、すなわち、NH3ガスの供給停止期間(間欠期間)であってHfCl4ガスの供給停止期間(間欠期間)にH2ガスを供給する点が、第1実施形態と異なる。なお、NH3ガスの供給期間にHfCl4ガスを間欠的に供給する点は、第1実施形態と同様である。以下に、本実施形態に係る成膜工程を、図6(a)を参照しながら詳しく説明する。
ウェハ温度:300〜500℃、
処理室内圧力:0.1〜1000Pa、
NH3供給流量:50〜10000sccm、
H2供給流量:50〜10000sccm、
HfCl4供給流量:10〜500sccm、
N2供給流量:50〜10000sccm
が例示される。
第2実施形態に係る成膜工程では、NH3ガスとH2ガスとを同時に供給していたが、本実施形態に係る成膜工程では、NH3ガスとH2ガスとを別々に供給する点、すなわち、NH3ガスの供給停止期間であってHfCl4ガスの供給停止期間にH2ガスを供給する点が、第2実施形態と異なる。なお、HfCl4とNH3ガスとを交互に供給する点、及び処理室201内の処理温度、処理圧力を、ALD法によりHfN膜を形成可能な処理温度、処理圧力とする点は、第2実施形態と同様である。以下に、本実施形態に係る成膜工程を、図7(a)を参照しながら詳しく説明する。
ウェハ温度:100〜300℃、
処理室内圧力:0.1〜1000Pa、
NH3供給流量:50〜10000sccm、
H2供給流量:50〜10000sccm、
HfCl4供給流量:10〜500sccm、
N2供給流量:50〜10000sccm
が例示される。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内へ金属元素を含む原料ガスと窒素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上に金属窒化膜を形成する工程と、を有し、
前記金属窒化膜を形成する工程では、
前記処理室内へ前記原料ガスおよび前記窒素含有ガスを間欠的に供給するか、
前記処理室内へ前記原料ガスと前記窒素含有ガスとを間欠的に交互に供給するか、
前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給を継続した状態で前記処理室内へ前記原料ガスを間欠的に供給するようにし、
少なくとも前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給期間に、前記処理室内へ前記水素含有ガスを供給する半導体装置の製造方法が提供される。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記窒素含有ガスと前記水素含有ガスとを同時に供給する。
付記2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記窒素含有ガスの供給期間に前記原料ガスを供給し、その際、前記窒素含有ガスと前記水素含有ガスとを同時に供給する。
付記3の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記窒素含有ガスの供給期間に前記原料ガスを間欠的に供給し、その際、前記窒素含有ガスと前記水素含有ガスとを同時に供給する。
付記2の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記原料ガスと前記窒素含有ガスとを交互に供給し、その際、前記窒素含有ガスと前記水素含有ガスとを同時に供給する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記水素含有ガスを連続的に供給する。
付記1の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記原料ガスと前記窒素含有ガスとが間欠的に反応することで、間欠的に金属窒化層が形成され、その反応1回あたりに形成される前記金属窒化層の厚さを2nm以下とする。
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内へ金属元素を含む原料ガスと窒素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上に金属窒化膜を形成する工程と、を有し、
前記金属窒化膜を形成する工程では、
前記処理室内へ前記原料ガスおよび前記窒素含有ガスを間欠的に供給するか、
前記処理室内へ前記原料ガスと前記窒素含有ガスとを間欠的に交互に供給するか、
前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給を継続した状態で前記処理室内へ前記原料ガスを間欠的に供給するようにし、
少なくとも前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給期間に、前記処理室内へ前記水素含有ガスを供給する基板処理方法が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ金属元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理室内へ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
基板を収容した前記処理室内へ前記原料ガスと前記窒素含有ガスと前記水素含有ガスとを供給して前記基板上に金属窒化膜を形成する処理を行い、前記金属窒化膜を形成する処理では、前記処理室内へ前記原料ガスおよび前記窒素含有ガスを間欠的に供給するか、前記処理室内へ前記原料ガスと前記窒素含有ガスとを間欠的に交互に供給するか、前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給を継続した状態で前記処理室内へ前記原料ガスを間欠的に供給するようにし、少なくとも前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給期間に、前記処理室内へ前記水素含有ガスを供給するように前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系および前記水素含有ガス供給系を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内に基板を収容する手順と、
前記処理室内へ金属元素を含む原料ガスと窒素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上に金属窒化膜を形成する手順と、
前記金属窒化膜を形成する手順において、
前記処理室内へ前記原料ガスおよび前記窒素含有ガスを間欠的に供給するか、
前記処理室内へ前記原料ガスと前記窒素含有ガスとを間欠的に交互に供給するか、
前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給を継続した状態で前記処理室内へ前記原料ガスを間欠的に供給するようにし、
少なくとも前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給期間に、前記処理室内へ前記水素含有ガスを供給する手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内に基板を収容する手順と、
前記処理室内へ金属元素を含む原料ガスと窒素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上に金属窒化膜を形成する手順と、
前記金属窒化膜を形成する手順において、
前記処理室内へ前記原料ガスおよび前記窒素含有ガスを間欠的に供給するか、
前記処理室内へ前記原料ガスと前記窒素含有ガスとを間欠的に交互に供給するか、
前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給を継続した状態で前記処理室内へ前記原料ガスを間欠的に供給するようにし、
少なくとも前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給期間に、前記処理室内へ前記水素含有ガスを供給する手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内へ金属元素を含む原料ガスと窒素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記基板上に金属窒化膜を形成する工程と、を有し、
前記金属窒化膜を形成する工程では、
前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給期間に前記処理室内へ前記原料ガスを供給するようにし、前記処理室内への前記窒素含有ガスの供給期間、もしくは、前記原料ガスの供給停止期間であって前記窒素含有ガスの供給停止期間に、前記処理室内へ前記水素含有ガスを供給する半導体装置の製造方法が提供される。
付記12の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記窒素含有ガスの供給期間に前記原料ガスを間欠的に供給する。
付記12または13の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記原料ガスと前記窒素含有ガスとを供給する工程と、前記水素含有ガスを供給する工程と、を1サイクルとしてこのサイクルを1回以上行う。
付記13または14の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記原料ガスと前記窒素含有ガスとが間欠的に反応することで、間欠的に金属窒化層が形成され、その反応1回あたりに形成される前記金属窒化層の厚さを2nm以下とする。
付記12〜15のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、前記水素含有ガスを連続的に供給する。
付記1〜7、12〜16のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記原料ガスはハロゲン元素を含む。
付記1〜7、12〜16のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記原料ガスは塩素元素もしくはフッ素元素を含む。
付記1〜7、12〜16のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記原料ガスはハロゲン系ガスである。
付記1〜7、12〜16のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記原料ガスは塩素系ガスもしくはフッ素系ガスである。
付記17〜20のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記窒素含有ガスがアンモニアガスであり、前記水素含有ガスが水素ガスである。
付記1〜7、12〜21のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属窒化膜を形成する工程では、ノンプラズマの雰囲気下にある前記処理室内へ、前記各ガスが供給される。
201 処理室
202 処理容器
280 コントローラ(制御部)
Claims (22)
- 基板が処理室に収容される工程と、
前記基板に対して、窒素含有ガスの供給が開始されて所定時間経過後に、金属元素を含む原料ガスが供給されて前記基板上に金属窒化層が形成され、その際、改質ガスとして水素含有ガスが、前記窒素含有ガスが供給される時間よりも長い時間供給されて前記金属窒化層中に残留する不純物を除去して、前記金属窒化層が改質される工程と、を有する半導体装置の製造方法。 - 基板が処理室に収容される工程と、
前記基板に対して、窒素含有ガスの供給が開始されて所定時間経過後に、金属元素を含む原料ガスが供給されて前記基板上に金属窒化層が形成され、その際、改質ガスとして水素含有ガスが、前記窒素含有ガスの供給停止後も継続して供給されて前記金属窒化層中に残留する不純物を除去して、前記金属窒化層が改質される工程と、を有する半導体装置の製造方法。 - 前記窒素含有ガスの供給が停止された後に、前記水素含有ガスの供給が停止される請求項1もしくは2のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒素含有ガスが供給される前に、前記水素含有ガスの供給が開始される請求項1もしくは2のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記原料ガスが供給される前に、前記水素含有ガスの供給が開始される請求項1もしくは2のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒素含有ガスと前記水素含有ガスの供給が同時に開始される請求項1もしくは2のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記基板上に前記金属窒化層の形成中に、前記水素含有ガスが連続して供給される請求項1もしくは2のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒素含有ガス及び前記水素含有ガスが供給されている状態で、前記原料ガスが間欠的に供給される請求項1もしくは2のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記原料ガスの間欠的な供給1回あたりに形成される金属窒化層の厚さを2nm以下とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記水素含有ガスにより改質された前記金属窒化層が形成され、前記原料ガスと前記窒素含有ガスと前記水素含有ガスとがノンプラズマの雰囲気下で供給される請求項1乃至9のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ金属元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理室内へ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理室に収容された前記基板に対して、窒素含有ガスの供給が開始されて所定時間経過後に、前記原料ガスが供給され前記基板上に金属窒化層が形成される処理を行い、その際、改質ガスとして前記水素含有ガスが、前記窒素含有ガスが供給されている時間より長い時間供給されて前記金属窒化層中に残留する不純物を除去して、前記金属窒化層が改質されるように前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系および前記水素含有ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。 - 基板を収容する処理室と、
前記処理室内へ金属元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内へ窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記処理室内へ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給系と、
前記処理室に収納された前記基板に対して、窒素含有ガスの供給が開始されて所定時間経過後に、前記原料ガスが供給されて前記基板上に金属窒化層が形成される処理を行い、その際、改質ガスとして前記水素含有ガスが、前記窒素含有ガスの供給が停止された後も継続して供給されて前記金属窒化層中に残留する不純物を除去して、前記金属窒化層が改質されるように前記原料ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系および前記水素含有ガス供給系を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。 - 前記窒素含有ガスの供給が停止された後に、前記水素含有ガスの供給が停止される請求項11もしくは12のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記窒素含有ガスが供給される前に、前記水素含有ガスの供給が開始される請求項11もしくは12のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記原料ガスが供給される前に、前記水素含有ガスの供給が開始される請求項11もしくは12のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記窒素含有ガスと前記水素含有ガスの供給が同時に開始される請求項11もしくは12のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記基板上に前記金属窒化層が形成される処理中に、前記水素含有ガスが連続的に供給される請求項11もしくは12のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記窒素含有ガス及び前記水素含有ガスが供給されている状態で、前記原料ガスが間欠的に供給される請求項11もしくは12のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記原料ガスの間欠的な供給1回あたりに形成される金属窒化層の厚さを2nm以下とする請求項18に記載の基板処理装置。
- 前記水素含有ガスにより改質された前記金属窒化層が形成され、前記原料ガスと前記窒素含有ガスと前記水素含有ガスとがノンプラズマの雰囲気下で供給される請求項11乃至19のいずれか一つに記載の基板処理装置。
- 基板を処理室内に収容する手順と、
前記基板に対して、窒素含有ガスの供給が開始されて所定時間経過後に、金属元素を含む原料ガスを供給して前記基板上に金属窒化層を形成し、その際、改質ガスとして水素含有ガスを、前記窒素含有ガスが供給される時間よりも長い時間供給して前記金属窒化層中に残留する不純物を除去して、前記金属窒化層を改質する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 基板を処理室内に収容する手順と、
前記基板に対して、窒素含有ガスの供給が開始されて所定時間経過後に、金属元素を含む原料ガスを供給して前記基板上に金属窒化層を形成し、その際、改質ガスとして水素含有ガスを、前記窒素含有ガスの供給停止後も継続して供給して前記金属窒化層中に残留する不純物を除去して、前記金属窒化層を改質する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
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