JP6224258B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents
半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6224258B2 JP6224258B2 JP2016547269A JP2016547269A JP6224258B2 JP 6224258 B2 JP6224258 B2 JP 6224258B2 JP 2016547269 A JP2016547269 A JP 2016547269A JP 2016547269 A JP2016547269 A JP 2016547269A JP 6224258 B2 JP6224258 B2 JP 6224258B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- supplying
- nitriding
- processing chamber
- oxidizing gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 286
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 109
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 118
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims description 115
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 84
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 33
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 18
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 827
- 239000010408 film Substances 0.000 description 150
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 142
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 45
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 38
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 32
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 32
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 30
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 29
- BGECDVWSWDRFSP-UHFFFAOYSA-N borazine Chemical group B1NBNBN1 BGECDVWSWDRFSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- -1 for example Substances 0.000 description 27
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 27
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 22
- UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N borane Chemical compound B UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 229910000085 borane Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 13
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 11
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 8
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 7
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 6
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 5
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 4
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical compound Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 3
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 3
- KDSNLYIMUZNERS-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropanamine Chemical compound CC(C)CN KDSNLYIMUZNERS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UORVGPXVDQYIDP-BJUDXGSMSA-N borane Chemical class [10BH3] UORVGPXVDQYIDP-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 2
- HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N butan-1-amine Chemical compound CCCCN HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N diboron Chemical compound B#B ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N propylamine Chemical compound CCCN WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- MAAKAMQHYNNJEP-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-trimethyl-1,3,5,2$l^{2},4$l^{2},6$l^{2}-triazatriborinane Chemical compound CN1[B]N(C)[B]N(C)[B]1 MAAKAMQHYNNJEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IVSPVXKJEGPQJP-UHFFFAOYSA-N 2-silylethylsilane Chemical compound [SiH3]CC[SiH3] IVSPVXKJEGPQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YPSXFMHXRZAGTG-UHFFFAOYSA-N 4-methoxy-2-[2-(5-methoxy-2-nitrosophenyl)ethyl]-1-nitrosobenzene Chemical compound COC1=CC=C(N=O)C(CCC=2C(=CC=C(OC)C=2)N=O)=C1 YPSXFMHXRZAGTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017109 AlON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004143 HfON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015659 MoON Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CGRVKSPUKAFTBN-UHFFFAOYSA-N N-silylbutan-1-amine Chemical compound CCCCN[SiH3] CGRVKSPUKAFTBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003071 TaON Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010282 TiON Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006252 ZrON Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- ILAHWRKJUDSMFH-UHFFFAOYSA-N boron tribromide Chemical compound BrB(Br)Br ILAHWRKJUDSMFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- UOALEFQKAOQICC-UHFFFAOYSA-N chloroborane Chemical compound ClB UOALEFQKAOQICC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 description 1
- JTBAMRDUGCDKMS-UHFFFAOYSA-N dichloro-[dichloro(methyl)silyl]-methylsilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)[Si](C)(Cl)Cl JTBAMRDUGCDKMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LHCGBIFHSCCRRG-UHFFFAOYSA-N dichloroborane Chemical compound ClBCl LHCGBIFHSCCRRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 125000005677 ethinylene group Chemical group [*:2]C#C[*:1] 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- OCVXZQOKBHXGRU-UHFFFAOYSA-N iodine(1+) Chemical compound [I+] OCVXZQOKBHXGRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002346 iodo group Chemical group I* 0.000 description 1
- JJWLVOIRVHMVIS-UHFFFAOYSA-N isopropylamine Chemical compound CC(C)N JJWLVOIRVHMVIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- ZXNKRXWFQRLIQG-UHFFFAOYSA-N silicon(4+);tetraborate Chemical compound [Si+4].[Si+4].[Si+4].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] ZXNKRXWFQRLIQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000101 transmission high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N trichloro(trichlorosilyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABDDAHLAEXNYRC-UHFFFAOYSA-N trichloro(trichlorosilylmethyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)C[Si](Cl)(Cl)Cl ABDDAHLAEXNYRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 1
- VEDJZFSRVVQBIL-UHFFFAOYSA-N trisilane Chemical compound [SiH3][SiH2][SiH3] VEDJZFSRVVQBIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02126—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
- H01L21/0214—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material containing Si, O, and at least one of H, N, C, F, or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being a silicon oxynitride, e.g. SiON or SiON:H
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—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 deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/308—Oxynitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—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 deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—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
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—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
- 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
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—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
- 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
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45531—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations specially adapted for making ternary or higher compositions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
- H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
基板に対して第1のノズルを介して原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第1のノズルとは異なる第2のノズルを介して窒化ガスと酸化ガスとを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、酸窒化膜を形成する工程を有し、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する工程と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、を連続的に行う半導体装置の製造方法が提供される。
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。
図1に示すように、処理炉202は加熱手段(加熱機構)としてのヒータ207を有する。ヒータ207は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ207は、後述するようにガスを熱で活性化(励起)させる活性化機構(励起部)としても機能する。
上述の基板処理装置を用い、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成するシーケンス例について、図4を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
ウエハ200に対してノズル232aを介してHCDSガスを供給するステップ1と、
ウエハ200に対してノズル232bを介してNH3ガスとO2ガスとを供給するステップ2と、
を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数(1回以上)行うことで、ウエハ200上に、シリコン酸窒化膜(SiON膜)を形成する。
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)される。その後、図1に示すように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内へ搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219は、Oリング220を介して反応管203の下端をシールした状態となる。
処理室201内、すなわち、ウエハ200が存在する空間が所望の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ246によって真空排気(減圧排気)される。この際、処理室201内の圧力は圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される。真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室201内のウエハ200が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。また、回転機構267によるボート217およびウエハ200の回転を開始する。回転機構267によるボート217およびウエハ200の回転は、少なくとも、ウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
その後、次の2つのステップ、すなわち、ステップ1,2を順次実行する。
(HCDSガス供給)
このステップでは、処理室201内のウエハ200に対し、HCDSガスを供給する。
第1の層が形成された後、バルブ243aを閉じ、HCDSガスの供給を停止する。このとき、APCバルブ244は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくは第1の層の形成に寄与した後のHCDSガスを処理室201内から排除する。このとき、バルブ243d,243eは開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室201内に残留するガスを処理室201内から排除する効果を高めることができる。
(NH3ガスおよびO2ガス供給)
ステップ1が終了した後、上述したサブステップ2a〜2cをこの順に行い、処理室201内のウエハ200に対し、熱で活性化させたNH3ガスおよびO2ガスを供給する。
第2の層が形成された後、バルブ243cを閉じた状態、すなわち、NH3ガスの供給を停止した状態で更にバルブ243bを閉じ、O2ガスの供給を停止する。そして、ステップ1と同様の処理手順により、処理室201内に残留する未反応もしくは第2の層の形成に寄与した後のNH3ガス、O2ガス、反応副生成物を処理室201内から排除する。このとき、処理室201内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、ステップ1と同様である。
上述したステップ1,2を非同時に行うサイクルを1回以上(所定回数)行うことにより、ウエハ200上に、所定組成および所定膜厚のSiON膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりに形成されるSiON層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、上述のサイクルを所望の膜厚になるまで複数回繰り返すのが好ましい。
バルブ243d,243eを開き、ガス供給管232d,232eのそれぞれからN2ガスを処理室201内へ供給し、排気管231から排気する。N2ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室201内がパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物が処理室201内から除去される(パージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降され、反応管203の下端が開口される。そして、処理済のウエハ200が、ボート217に支持された状態で、反応管203の下端から反応管203の外部に搬出される(ボートアンロード)。処理済のウエハ200は、ボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果が得られる。
本実施形態における成膜シーケンスは、図4に示す態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することができる。
例えば、図5に示すように、サブステップ2bを行った後に、サブステップ2cを行わないようにしてもよい。すなわち、サブステップ2bによる第1の層の改質、すなわち、SiON層の形成が完了したら、バルブ243b,243cを同時に閉じ、NH3ガスの供給とO2ガスの供給とを同時に停止してもよい。
また例えば、図6に示すように、サブステップ2bを行う前に、サブステップ2aを行わないようにしてもよい。すなわち、ステップ2を開始する際に、バルブ243b,243cを同時に開き、NH3ガスの供給とO2ガスの供給とを同時に開始してもよい。
また例えば、図7に示すように、サブステップ2bを行う際に、NH3ガスの供給を間欠的に複数回行うようにしてもよい。図7は、サブステップ2bを行う際に、NH3ガスの供給を間欠的に4回行う例を示している。
また例えば、図8に示すように、ステップ2では、サブステップ2a〜2cをこの順に連続的に行うセットを、処理室201内の残留ガスを除去するステップを挟んで複数回繰り返すようにしてもよい。図8は、ステップ2において、サブステップ2a〜2cをこの順に連続的に行うセットを、処理室201内の残留ガスを除去するステップを挟んで3回行う例を示している。本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果が得られる。また、上述のセットを行う毎に、処理室201内の残留ガスを除去するステップを行うことで、処理室201内からのパーティクルの排出を促すことができ、処理室201内におけるパーティクルの数をさらに低減することが可能となる。結果として、ウエハ200上に形成するSiON膜の膜質をさらに向上させ、また、基板処理装置のクリーニング頻度をさらに低減させることが可能となる。
また例えば、以下に示す成膜シーケンス(順に、変形例5〜8)により、ウエハ200上に、シリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)、シリコン硼酸炭窒化膜(SiBOCN膜)を形成するようにしてもよい。すなわち、ステップ1,2を含むサイクルは、ウエハ200に対してCおよびBのうち少なくともいずれかを含むガスを供給するステップをさらに含んでいてもよい。図9は変形例5におけるガス供給のタイミングを示す図である。なお、Cソースとしては、C3H6ガスの代わりにTEAガスを供給するようにしてもよいし、C3H6ガスとTEAガスとを同時に供給するようにしてもよい。これらの変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果を得ることができる。なお、BソースとしてTMBガスを用いる変形例7は、Bを、膜を構成するボラジン環骨格の一構成要素として含むこととなる。そのため、BソースとしてBCl3ガスを用いる変形例8と比べ、酸化等による膜中からのBの脱離が少なく、酸化耐性の高い膜を形成することが可能となる点で、好ましい。
また例えば、原料ガスとして、上述した各種シラン原料ガスの他、1,1,2,2−テトラクロロ−1,2−ジメチルジシラン((CH3)2Si2Cl4、略称:TCDMDS)ガス等のアルキルハロシラン原料ガス、ビス(トリクロロシリル)メタン((SiCl3)2CH2、略称:BTCSM)ガス等のアルキレンハロシラン原料ガス、1,4−ジシラブタン(Si2C2H10、略称:DSB)ガス等のアルキレンシラン原料ガス等の有機シラン原料ガス等を用いてもよい。すなわち、原料ガスとして、その化学構造式中(1分子中)にSi−C結合を有し、Cソースとしても作用するシラン原料ガスを用いてもよい。以下、変形例9として、例えばTCDMDSガスを原料ガスとして用いた場合の成膜シーケンスを示す。図10は変形例9におけるガス供給のタイミングを示す図である。本変形例によっても、図4に示す成膜シーケンスと同様の効果を得ることができる。
上述の変形例において、ウエハ200に対してC3H6ガスを供給するステップでは、MFC241bで制御するC3H6ガスの供給流量を、例えば100〜10000sccmの範囲内の流量とする。処理室201内の圧力を、例えば1〜5000Pa、好ましくは1〜4000Paの範囲内の圧力とする。また、処理室201内におけるC3H6ガスの分圧は、例えば0.01〜4950Paの範囲内の圧力とする。C3H6ガスをウエハ200に対して供給する時間、すなわち、ガス供給時間(照射時間)は、例えば1〜200秒、好ましくは1〜120秒、より好ましくは1〜60秒の範囲内の時間とする。その他の処理条件は、例えば、図4に示す成膜シーケンスのステップ2と同様の処理条件とする。C含有ガスとしては、C3H6ガスの他、例えば、アセチレン(C2H2)ガス、エチレン(C2H4)ガス等の炭化水素系ガスを用いることができる。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、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。
この評価では、サンプル1として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、処理室内のウエハに対してHCDSガスを供給するステップと、処理室内のウエハに対してO2ガスおよびNH3ガスを同時に供給するステップと、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことにより、ウエハ上にSiON膜を形成した。O2ガスおよびNH3ガスを供給するステップでは、これらのガスの供給を同時に開始し、その後、これらのガスの供給を同時に停止した。HCDSガスは第1のノズルを介して供給し、O2ガス、NH3ガスは第1のノズルとは異なる第2のノズルを介して供給した。処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。
この評価では、サンプル4として、上述の実施形態における基板処理装置を用い、サンプル1を作成する際と同様の成膜シーケンスにより、ウエハ上にSiON膜を形成した。処理条件は、上述の実施形態に記載の処理条件範囲内の条件とした。
以下、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、
基板に対して第1のノズルを介して原料ガスを供給する工程と、
前記基板に対して前記第1のノズルとは異なる第2のノズルを介して窒化ガスと酸化ガスとを供給する工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、酸窒化膜を形成する工程を有し、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する工程と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、を連続的に行う半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
付記1に記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する工程は、前記窒化ガスを供給する前に前記酸化ガスを先行して供給する工程、および、前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する工程のうち少なくともいずれかを含む。
付記1または2に記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスを供給する前に前記酸化ガスを先行して供給する工程と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、を(この順に)連続的に行う。このとき、前記窒化ガスの供給と前記酸化ガスの供給とを同時に停止してもよい。
付記1または2に記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスを供給する前に前記酸化ガスを先行して供給し、前記酸化ガスの供給を維持した状態で前記窒化ガスを供給する。このとき、前記窒化ガスの供給と前記酸化ガスの供給とを同時に停止してもよい。
付記1乃至4のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する工程と、を(この順に)連続的に行う。このとき、前記窒化ガスの供給と前記酸化ガスの供給とを同時に開始してもよい。
付記1乃至4のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給し、前記酸化ガスの供給を維持した状態で前記窒化ガスの供給を停止する。このとき、前記窒化ガスの供給と前記酸化ガスの供給とを同時に開始してもよい。
付記1乃至6のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスを供給する前に前記酸化ガスを先行して供給する工程と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する工程と、を(この順に)連続的に行う。
付記1乃至6のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスを供給する前に前記酸化ガスを先行して供給し、前記酸化ガスの供給を維持した状態で前記窒化ガスを供給(することで前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給)し、前記酸化ガスの供給を維持した状態で前記窒化ガスの供給を停止する。
付記1乃至8のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記酸化ガスを供給する期間内に前記窒化ガスを供給する。すなわち、前記窒化ガスを供給する際は、必ず前記酸化ガスを供給するようにし、前記酸化ガスを非供給とした状態においては、前記窒化ガスを非供給とする。つまり、前記窒化ガスの単独供給(前記酸化ガスを非供給とした状態での前記窒化ガスの供給)を不実施とする。
付記1乃至9のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給することにより、それまでに形成された層の少なくとも一部を酸化させる。これにより、前記酸窒化膜の窒素濃度を低下させることができる。
付記2、3、4、7または8に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸化ガスを先行して供給することにより、それまでに形成された層の少なくとも一部を先行して酸化させる。これにより、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する際における前記層の窒化を抑制することができ、前記酸窒化膜の窒素濃度を低下させることができる。
付記2、5、6、7または8に記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給することにより、それまでに形成された層(酸窒化層)の少なくとも一部を酸化させて、前記層に含まれる窒素の一部を脱離させる。これにより、前記酸窒化膜の窒素濃度を低下させることができる。
付記1乃至9のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する条件(時間および流量のうち少なくともいずれか)を調整することにより、前記酸窒化膜の組成比(窒素濃度)を制御する。
付記2、3、4、7または8に記載の方法であって、好ましくは、
前記酸化ガスを先行して供給する条件(時間および流量のうち少なくともいずれか)を調整することにより、前記酸窒化膜の組成比(窒素濃度)を制御する。
付記2、5、6、7または8に記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する条件(時間および流量のうち少なくともいずれか)を調整することにより、前記酸窒化膜の組成比(窒素濃度)を制御する。
付記7または8に記載の方法であって、好ましくは、
前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する条件(時間および流量のうち少なくともいずれか)を、前記酸化ガスを先行して供給する条件(時間および流量のうち少なくともいずれか)と異ならせる。
付記1乃至16のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、さらに、前記基板に対して炭素および硼素のうち少なくともいずれかを含むガスを供給する工程を含む。この場合、前記基板上に、炭素および硼素のうち少なくともいずれかを含む酸窒化膜が形成される。
付記1乃至16のいずれかに記載の方法であって、好ましくは、
前記サイクルは、さらに、前記基板に対して炭素含有ガスを供給する工程を含む。この場合、前記基板上に、炭素を含む酸窒化膜が形成される。
本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内の基板に対して第1のノズルを介して原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1のノズルとは異なる第2のノズルを介して窒化ガスを供給する窒化ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第2のノズルを介して酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1のノズルを介して前記原料ガスを供給する処理と、前記処理室内の前記基板に対して前記第2のノズルを介して前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する処理と、を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、酸窒化膜を形成する処理を行わせ、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する処理では、前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する処理と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する処理と、を連続的に行わせるように、前記原料ガス供給系、前記窒化ガス供給系、および前記酸化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。
本発明のさらに他の態様によれば、
基板に対して第1のノズルを介して原料ガスを供給する手順と、
前記基板に対して前記第1のノズルとは異なる第2のノズルを介して窒化ガスと酸化ガスとを供給する手順と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に、酸窒化膜を形成する手順をコンピュータに実行させ、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する手順では、前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する手順と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する手順と、を連続的に行わせるプログラム、または、該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。
200 ウエハ(基板)
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
207 ヒータ
231 排気管
232a〜232e ガス供給管
Claims (15)
- 基板処理装置の処理室内の基板に対して第1のノズルを介して原料ガスを供給して、前記基板上に第1の層を形成する工程と、
前記処理室内の前記基板上から前記原料ガスを除去する工程と、
前記第1の層が形成された前記処理室内の前記基板に対して前記第1のノズルとは異なる第2のノズルを介して窒化ガスと酸化ガスとを供給して、前記第1の層を第2の層へ改質する工程と、
前記処理室内の前記基板上から前記窒化ガスと前記酸化ガスを除去する工程と、
を当該順序で非同時に行うサイクルを複数回数行うことで、前記基板上に、酸窒化膜を形成する工程を有し、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記第1の層が形成された前記処理室内の前記基板に対して前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する工程と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、を連続的に行う半導体装置の製造方法。 - 前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する工程は、前記窒化ガスを供給する前に前記酸化ガスを先行して供給する工程、および、前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する工程のうち少なくともいずれかを含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスを供給する前に前記酸化ガスを先行して供給する工程と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、を連続的に行う請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する工程と、を連続的に行う請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスを供給する前に前記酸化ガスを先行して供給する工程と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する工程と、を連続的に行う請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記酸化ガスを非供給とした状態においては前記窒化ガスを非供給とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する工程と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程とを交互に複数回数行う請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する工程では、前記窒化ガスを供給する前に前記酸化ガスを先行して供給する工程と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する工程と、前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する工程と、前記処理室内の前記基板上から前記窒化ガスと前記酸化ガスを除去する工程と、を連続的に行う工程を複数回数行う請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する条件を調整することにより、前記酸窒化膜の組成比を制御する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記酸化ガスを先行して供給する条件を調整することにより、前記酸窒化膜の組成比を制御する請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する条件を調整することにより、前記酸窒化膜の組成比を制御する請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化ガスの供給を停止した後に前記酸化ガスを供給する条件を、前記酸化ガスを先行して供給する条件と異ならせる請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記サイクルは、さらに、前記基板に対して炭素および硼素のうち少なくともいずれかを含むガスを供給する工程を含む請求項1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、
前記処理室内の基板に対して第1のノズルを介して原料ガスを供給する原料ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1のノズルとは異なる第2のノズルを介して窒化ガスを供給する窒化ガス供給系と、
前記処理室内の基板に対して前記第2のノズルを介して酸化ガスを供給する酸化ガス供給系と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1のノズルを介して前記原料ガスを供給して、前記基板上に第1の層を形成する処理と、前記処理室内から前記原料ガスを除去する処理と、前記第1の層が形成された前記処理室内の前記基板に対して前記第2のノズルを介して前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給して、前記第1の層を第2の層へ改質する処理と、前記処理室内から前記窒化ガスと前記酸化ガスを除去する処理と、を当該順序で非同時に行うサイクルを複数回数行うことで、前記基板上に、酸窒化膜を形成する処理を行わせ、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する処理では、前記第1の層が形成された前記処理室内の前記基板に対して前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する処理と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する処理と、を連続的に行わせるように、前記原料ガス供給系、前記窒化ガス供給系、前記酸化ガス供給系、および前記排気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。 - 基板処理装置の処理室内の基板に対して第1のノズルを介して原料ガスを供給して、前記基板上に第1の層を形成する手順と、前記処理室内から前記原料ガスを除去する手順と、 前記第1の層が形成された前記処理室内の前記基板に対して前記第1のノズルとは異なる第2のノズルを介して窒化ガスと酸化ガスとを供給して、前記第1の層を第2の層へ改質する手順と、前記処理室内から前記窒化ガスと前記酸化ガスを排出する手順と、
を当該順序で非同時に行うサイクルを複数回数行うことで、前記基板上に、酸窒化膜を形成する手順をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させ、
前記窒化ガスと前記酸化ガスとを供給する手順では、前記第1の層が形成された前記処理室内の前記基板に対して前記窒化ガスの供給を停止した状態で前記酸化ガスを供給する手順と、前記窒化ガスと前記酸化ガスとを同時に供給する手順と、を連続的に行わせるプログラム。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2014/073675 WO2016038660A1 (ja) | 2014-09-08 | 2014-09-08 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016038660A1 JPWO2016038660A1 (ja) | 2017-05-25 |
JP6224258B2 true JP6224258B2 (ja) | 2017-11-01 |
Family
ID=55458453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016547269A Active JP6224258B2 (ja) | 2014-09-08 | 2014-09-08 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9905413B2 (ja) |
JP (1) | JP6224258B2 (ja) |
WO (1) | WO2016038660A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6814057B2 (ja) * | 2017-01-27 | 2021-01-13 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム |
US10559479B2 (en) * | 2018-02-27 | 2020-02-11 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method of semiconductor device |
WO2019207864A1 (ja) | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム |
JP7076490B2 (ja) * | 2020-03-24 | 2022-05-27 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3328230B2 (ja) * | 1999-06-29 | 2002-09-24 | 山形日本電気株式会社 | プラズマcvdによる反射防止膜の製造方法 |
JP4255203B2 (ja) * | 2000-07-10 | 2009-04-15 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
AU2002320158A1 (en) * | 2001-06-21 | 2003-01-08 | The Trustees Of Princeton University | Organic light-emitting devices with blocking and transport layers |
JP4718795B2 (ja) * | 2004-06-02 | 2011-07-06 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 気相成長装置内の処理方法 |
US8097300B2 (en) * | 2006-03-31 | 2012-01-17 | Tokyo Electron Limited | Method of forming mixed rare earth oxynitride and aluminum oxynitride films by atomic layer deposition |
US7534731B2 (en) | 2007-03-30 | 2009-05-19 | Tokyo Electron Limited | Method for growing a thin oxynitride film on a substrate |
JP4611414B2 (ja) | 2007-12-26 | 2011-01-12 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
JP5963456B2 (ja) | 2011-02-18 | 2016-08-03 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、及び基板処理方法 |
JP2013077805A (ja) * | 2011-09-16 | 2013-04-25 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム |
JP6049395B2 (ja) * | 2011-12-09 | 2016-12-21 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム |
JP6105967B2 (ja) | 2012-03-21 | 2017-03-29 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム |
JP5758829B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2015-08-05 | 東京エレクトロン株式会社 | ボロン含有シリコン酸炭窒化膜の形成方法およびシリコン酸炭窒化膜の形成方法 |
JP6196833B2 (ja) | 2012-09-26 | 2017-09-13 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
-
2014
- 2014-09-08 JP JP2016547269A patent/JP6224258B2/ja active Active
- 2014-09-08 WO PCT/JP2014/073675 patent/WO2016038660A1/ja active Application Filing
-
2017
- 2017-03-08 US US15/453,163 patent/US9905413B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2016038660A1 (ja) | 2017-05-25 |
US9905413B2 (en) | 2018-02-27 |
US20170178889A1 (en) | 2017-06-22 |
WO2016038660A1 (ja) | 2016-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6284285B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP6347544B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP5852151B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び記録媒体 | |
JP5886381B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび記録媒体 | |
JP6496510B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
TWI616926B (zh) | 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及記錄媒體 | |
JP6192147B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP5855691B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び記録媒体 | |
JP6490374B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP2015153956A (ja) | クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム | |
JP6055879B1 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP6529780B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP2017028171A (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP2017022276A (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
US9905413B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
US10287680B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium | |
JP6339236B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP6654232B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
WO2016038744A1 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170126 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170719 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170901 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170913 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171004 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6224258 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |