JP6501576B2 - Method and apparatus for forming silicon film - Google Patents

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Description

この発明は、シリコン膜の成膜方法および成膜装置に関する。   The present invention relates to a method of forming a silicon film and a film forming apparatus.

シリコン膜は、半導体集積回路装置の製造分野において、例えば、半導体/導電体、ハードマスク等として広く利用されている。シリコン膜は、平坦な被処理面上に成膜されるだけではなく、凹凸を有した被処理面上にも成膜され、例えば、トレンチ、ヴィア、および溝など縦長の断面形状を持つホール状又はライン状の部分の埋め込み材としても使用される。例えば、溝内をシリコン膜で埋め込むことは、例えば特許文献1に記載されている。   Silicon films are widely used, for example, as semiconductors / conductors, hard masks, etc. in the field of manufacturing semiconductor integrated circuit devices. The silicon film is formed not only on a flat surface to be processed but also on a surface to be processed having asperities. For example, it has a hole shape having a longitudinally long cross-sectional shape such as a trench, a via, or a groove. It is also used as an embedding material for line-shaped parts. For example, filling the inside of the groove with a silicon film is described in, for example, Patent Document 1.

特開2012−4542号公報JP, 2012-4542, A

半導体集積回路装置は、更なる集積度の向上をめざして、例えば、デバイスの三次元構造化が進んでいる。デバイスの三次元構造化が進むと、トレンチ、ヴィア、および溝等に代表される凹部の深さは深くなってくる。そして、加工最小線幅も縮小しているため、上記凹部のアスペクト比は増大の一途である(高アスペクト比化)。   In semiconductor integrated circuit devices, for example, three-dimensional structuring of devices is in progress for further improvement of the degree of integration. As the three-dimensional structure of the device progresses, the depth of a recess represented by a trench, a via, a trench and the like becomes deeper. And since the processing minimum line width is also shrunk, the aspect ratio of the above-mentioned crevice will keep increasing (high aspect ratio).

また、デバイスの構造も複雑化している。デバイスによっては、上記凹部に埋め込んだシリコン膜を、ドライエッチングによって一旦除去するプロセスも生じるようになってきている。   In addition, the structure of the device is also complicated. Depending on the device, there is also a process of removing the silicon film embedded in the recess by dry etching.

しかしながら、上記凹部の高アスペクト比化が進み、上記凹部の最小線幅も一段と狭まってくると、シリコン膜の除去が困難化する。このため、上記凹部の底にシリコンの残渣が発生してしまう、という事情があった。   However, if the aspect ratio of the recess is increased and the minimum line width of the recess is further narrowed, removal of the silicon film becomes difficult. For this reason, there existed a situation that the residue of a silicon will generate | occur | produce at the bottom of the said recessed part.

この発明は、トレンチ、ヴィア、および溝等に代表される凹部の高アスペクト比化、および最小線幅の縮小が進んだとしても、上記凹部から容易に除去することが可能なシリコン膜の成膜方法およびその成膜方法を実施することが可能な成膜装置を提供する。   The present invention forms a silicon film which can be easily removed from the recess even if the aspect ratio of the recess represented by the trench, the via, the trench, etc. is increased and the minimum line width is reduced. Provided are a method and a film forming apparatus capable of implementing the film forming method.

この発明の一態様に係るシリコン膜の成膜方法は、被処理体の被処理面上に、シリコン膜を成膜するシリコン膜の成膜方法であって、(1)前記被処理体の被処理面に対して、成膜されるシリコン膜と前記被処理面との密着性を低下させる処理を行う工程と、(2)前記成膜されるシリコン膜との密着性が低下された前記被処理面にシリコン原料ガスを供給し、前記被処理面上にシリコン膜を成膜する工程と、を具備し、前記(1)工程は、前記被処理面に、(II)ハロゲン系ガスを含むガスを供給する工程、(III)NH ガスとHFガスとを含むガスを供給する工程、(IV)NH ガスとHFガスとを含むガスを供給した後、NH ガスを含むガスを供給しつつ熱処理する工程のいずれか一つであるA silicon film forming method according to an aspect of the present invention is a silicon film forming method for forming a silicon film on a surface to be processed of an object to be processed, the method comprising: (1) the object to be processed; Performing a process of reducing the adhesion between the silicon film to be formed and the surface to be treated with respect to the treated surface; (2) the object to which adhesion with the silicon film to be deposited is reduced Supplying a silicon source gas to the treated surface, forming a silicon film on the treated surface, and the (1) step includes (II) a halogen-based gas in the treated surface The step of supplying the gas, (III) the step of supplying the gas containing the NH 3 gas and the HF gas, the step (IV) supplying the gas containing the NH 3 gas and the HF gas, and then the gas containing the NH 3 gas It is any one process of heat processing while doing .

この発明の第2の態様に係る成膜装置は、被処理体の被処理面上に、シリコン膜を成膜する成膜装置であって、前記被処理体を収容する処理室と、前記処理室内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理室内に収容された前記被処理体を加熱する加熱装置と、前記処理ガス供給機構、および前記加熱装置を制御するコントローラと、を具備し、前記コントローラが、上記第1の態様に係るシリコン膜の成膜方法が実施されるように前記処理ガス供給機構、および前記加熱装置を制御する。   A film forming apparatus according to a second aspect of the present invention is a film forming apparatus for forming a silicon film on a surface to be processed of an object to be processed, wherein the processing chamber accommodates the object to be processed; A processing gas supply mechanism for supplying a gas used for processing in a chamber, a heating device for heating the object to be treated accommodated in the processing chamber, the processing gas supply mechanism, and a controller for controlling the heating device And the controller controls the processing gas supply mechanism and the heating device such that the method for forming a silicon film according to the first aspect is performed.

この発明によれば、トレンチ、ヴィア、および溝等に代表される凹部の高アスペクト比化、および最小線幅の縮小が進んだとしても、上記凹部から容易に除去することが可能なシリコン膜の成膜方法およびその成膜方法を実施することが可能な成膜装置を提供できる。   According to the present invention, the silicon film can be easily removed from the recess even if the aspect ratio of the recess represented by the trench, the via, the trench and the like is increased and the minimum line width is reduced. It is possible to provide a film forming method and a film forming apparatus capable of performing the film forming method.

この発明の第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法のシーケンスの一例を示す流れ図Flow chart showing an example of the sequence of the method of forming a silicon film according to the first embodiment of the present invention 図1に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図FIG. 2 is a cross sectional view schematically showing the state of the object in the sequence shown in FIG. 図1に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図FIG. 2 is a cross sectional view schematically showing the state of the object in the sequence shown in FIG. 図1に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図FIG. 2 is a cross sectional view schematically showing the state of the object in the sequence shown in FIG. 図1に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図FIG. 2 is a cross sectional view schematically showing the state of the object in the sequence shown in FIG. 図1に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図FIG. 2 is a cross sectional view schematically showing the state of the object in the sequence shown in FIG. 参考例に係るシリコン膜の除去の様子を概略的に示す断面図Sectional view schematically showing how a silicon film is removed according to a reference example 参考例に係るシリコン膜の除去の様子を概略的に示す断面図Sectional view schematically showing how a silicon film is removed according to a reference example 第1の実施形態により成膜されたシリコン膜の除去の様子を概略的に示す断面図Sectional view schematically showing the state of removal of the silicon film formed by the first embodiment 第1の実施形態により成膜されたシリコン膜の除去の様子を概略的に示す断面図Sectional view schematically showing the state of removal of the silicon film formed by the first embodiment 第1の実施形態により成膜されたシリコン膜の除去の様子を概略的に示す断面図Sectional view schematically showing the state of removal of the silicon film formed by the first embodiment 第1の実施形態により成膜されたシリコン膜の除去の様子を概略的に示す断面図Sectional view schematically showing the state of removal of the silicon film formed by the first embodiment 第1の実施形態により成膜されたシリコン膜の除去の様子を概略的に示す断面図Sectional view schematically showing the state of removal of the silicon film formed by the first embodiment 破壊エネルギー(密着強度)KICを示す図Diagram showing destruction energy (adhesion strength) K IC 凹部のアスペクト比を説明するための図Diagram for explaining the aspect ratio of the recess この発明の第2の実施形態に係る縦型バッチ式成膜装置の一例を概略的に示す断面図Sectional view schematically showing an example of a vertical batch-type film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings.

(第1の実施形態)
<シリコン膜の成膜方法>
図1はこの発明の第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法のシーケンスの一例を示す流れ図、図2A〜図2Cは図1に示すシーケンス中の被処理体の状態を概略的に示す断面図である。
First Embodiment
<Method of forming silicon film>
FIG. 1 is a flow chart showing an example of the sequence of the method for forming a silicon film according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2C schematically show the states of the object in the sequence shown in FIG. FIG.

まず、図1中のステップ1に示すように、被処理体を成膜装置の処理室に搬入する。被処理体としては、図2Aに示すように、例えば、シリコンウエハ(以下ウエハという)1が準備される。本例のウエハ1には、表面にシリコン酸化物膜、例えば、SiO膜2が形成され、SiO膜2上にシリコン膜3が形成されている。シリコン膜3には、凹部として、例えば、トレンチ4が形成されている。さらに、トレンチ4の側壁を含むシリコン膜3の表面にはシリコン酸化物膜、例えば、SiO膜5が形成されている。ウエハ1の被処理面はトレンチ4が存在する面である。このため、本例の被処理面は、トレンチ4の底に露呈したSiO膜2やSiO膜5などのシリコン酸化物となる。 First, as shown in step 1 in FIG. 1, the object to be processed is carried into the processing chamber of the film forming apparatus. As a to-be-processed object, as shown to FIG. 2A, the silicon wafer (henceforth a wafer) 1 is prepared, for example. In the wafer 1 of this example, a silicon oxide film, for example, an SiO 2 film 2 is formed on the surface, and a silicon film 3 is formed on the SiO 2 film 2. For example, a trench 4 is formed in the silicon film 3 as a recess. Further, a silicon oxide film, for example, an SiO 2 film 5 is formed on the surface of the silicon film 3 including the side wall of the trench 4. The processing surface of the wafer 1 is the surface on which the trench 4 is present. Therefore, the surface to be processed in this example is a silicon oxide such as the SiO 2 film 2 or the SiO 2 film 5 exposed at the bottom of the trench 4.

次に、図1中のステップ2、および図2Bに示すように、被処理体、本例ではウエハ1の被処理面に対して、成膜されるシリコン膜と被処理面との密着性を低下させる処理を行う。これにより、トレンチ4の底に露呈したSiO膜2やSiO膜5の表面は、破線で示されるように密着性が低下された被処理面6となる。密着性を低下させる処理としては、下記(I)〜(V)の5つの処理を挙げることができる。 Next, as shown in step 2 in FIG. 1 and FIG. 2B, the adhesion between the silicon film to be formed and the surface to be processed is to the object to be processed, in this example, the surface to be processed of the wafer 1. Perform processing to reduce. As a result, the surfaces of the SiO 2 film 2 and the SiO 2 film 5 exposed at the bottom of the trench 4 become the processed surface 6 with reduced adhesion as shown by the broken line. As a process which reduces adhesiveness, five processes of following (I)-(V) can be mentioned.

(I) 被処理面に、炭化水素系ガスを含むガスを供給する
(II) 被処理面に、ハロゲン系ガスを含むガスを供給する
(III) 被処理面に、NHガスとHFガスとを含むガスを供給する(COR処理)
(IV) 被処理面に、NHガスとHFガスとを含むガスを供給した後(COR処理)、被処理面に、NHガスを含むガスを供給しつつアニールする
(V) 被処理面に、密着性低下層の原料となる物質を含むガスを供給する
処理(I)〜(V)それぞれの処理条件の一例は以下の通りである。
(I) Supply a gas containing hydrocarbon gas to the surface to be treated
(II) Supply a gas containing a halogen-based gas to the surface to be treated
(III) Supply a gas containing NH 3 gas and HF gas to the surface to be treated (COR treatment)
(IV) After supplying a gas containing NH 3 gas and HF gas to the surface to be treated (COR process), annealing is performed while supplying a gas containing NH 3 gas to the surface to be treated
(V) Supplying a gas containing a substance to be a raw material of the adhesion reduced layer to the surface to be treated. Examples of treatment conditions for each of the treatments (I) to (V) are as follows.

(I) 炭化水素系ガスを含むガスを供給する場合の一例は、
炭化水素系ガス: Cガス
ガス流量: 190sccm
処 理 時 間: 15min
処 理 温 度: 530℃
処 理 圧 力: 133.3Pa(1Torr)
(本明細書においては1Torrを133.3Paと定義する)
である。
(I) An example of supplying a gas containing a hydrocarbon gas is
Hydrocarbon gas: C 2 H 4 gas
C 2 H 4 gas flow rate: 190 sccm
Processing time: 15min
Processing temperature: 530 ° C
Processing pressure: 133.3 Pa (1 Torr)
(In this specification, 1 Torr is defined as 133.3 Pa)
It is.

(II) ハロゲン系ガスを含むガスを供給する場合の一例は、
ハロゲン系ガス: Clガス
希 釈 ガ ス: Nガス
/Clガス流量: N/Cl=1350/230sccm
処 理 時 間: 15min
処 理 温 度: 300℃
処 理 圧 力: 399.9Pa(3Torr)
である。
(II) An example of supplying a gas containing a halogen-based gas is
Halogen gas: Cl 2 gas
Dilution gas: N 2 gas
N 2 / Cl 2 gas flow: N 2 / Cl 2 = 1350 / 230sccm
Processing time: 15min
Processing temperature: 300 ° C
Processing pressure: 399.9 Pa (3 Torr)
It is.

(III) COR処理を行う場合の一例は、
NHガス流量: 1350sccm
HFガス流量: 40sccm
希 釈 ガ ス: Nガス
ガス流量: 200sccm
処 理 時 間: 15min
処 理 温 度: 150℃
処 理 圧 力: 266.6Pa(2Torr)
である。
(III) An example of performing COR processing is
NH 3 gas flow rate: 1350 sccm
HF gas flow rate: 40 sccm
Dilution gas: N 2 gas
N 2 gas flow rate: 200 sccm
Processing time: 15min
Processing temperature: 150 ° C
Processing pressure: 266.6 Pa (2 Torr)
It is.

(IV) COR処理の後、NHガスでアニールする場合の一例は、
<<COR>>
NHガス流量: 1350sccm
HFガス流量: 40sccm
希 釈 ガ ス: Nガス
ガス流量: 200sccm
処 理 時 間: 15min
処 理 温 度: 150℃
処 理 圧 力: 266.6Pa(2Torr)
<<アニール>>
NHガス流量: 230sccm
処 理 時 間: 30min
処 理 温 度: 450℃
処 理 圧 力: 533.2Pa(4Torr)
である。
(IV) An example of annealing with NH 3 gas after COR processing is
<< COR >>
NH 3 gas flow rate: 1350 sccm
HF gas flow rate: 40 sccm
Dilution gas: N 2 gas
N 2 gas flow rate: 200 sccm
Processing time: 15min
Processing temperature: 150 ° C
Processing pressure: 266.6 Pa (2 Torr)
<< Annealing >>
NH 3 gas flow rate: 230 sccm
Processing time: 30min
Processing temperature: 450 ° C
Processing pressure: 533.2 Pa (4 Torr)
It is.

(V) 密着性低下層の原料となる物質を含むガスを供給する場合の一例は、
密着性低下層の原料となる物質を含むガス: Cガス
ガス流量: 100sccm
ハロゲン系ガス: Clガス
Clガス流量: 50sccm
処 理 時 間: 180min
処 理 温 度: 350℃
処 理 圧 力: 199.95Pa(1.5Torr)
である。本一例では、密着性低下層の原料となる物質を含むガスが炭化水素系ガスである。このため、密着性低下層としてカーボン層が、被処理面上に形成される。なお、ハロゲン系ガスを、炭化水素系ガスに添加する理由の一つは、炭化水素系ガスの熱分解温度を低下させることである。なお、ハロゲン系ガスは必要に応じて添加されればよい。
(V) An example in the case of supplying a gas containing a substance to be a raw material of the adhesion lowering layer is
Gas containing material that is the source of adhesion reduction layer: C 4 H 6 gas
C 4 H 6 gas flow rate: 100 sccm
Halogen gas: Cl 2 gas
Cl 2 gas flow rate: 50 sccm
Processing time: 180 min
Processing temperature: 350 ° C
Processing pressure: 199.95 Pa (1.5 Torr)
It is. In the present example, the gas containing a substance to be a raw material of the adhesion reduction layer is a hydrocarbon-based gas. For this reason, a carbon layer is formed on the surface to be treated as an adhesion reducing layer. One of the reasons for adding a halogen-based gas to a hydrocarbon-based gas is to lower the thermal decomposition temperature of the hydrocarbon-based gas. The halogen-based gas may be added as needed.

次に、図1中のステップ3、および図2Cに示すように、密着性が低下された被処理面6に、シリコン原料ガスを供給し、被処理面6上にシリコン膜、本例ではアモルファスシリコン膜7を成膜する。これにより、トレンチ4はアモルファスシリコン膜7によって埋め込まれる。   Next, as shown in step 3 in FIG. 1 and in FIG. 2C, silicon source gas is supplied to the surface 6 to be treated with reduced adhesion, and a silicon film is formed on the surface 6 to be treated. A silicon film 7 is formed. Thereby, the trench 4 is filled with the amorphous silicon film 7.

ステップ3における処理条件の一例は、
シリコン原料ガス: SiHガス
SiHガス流量: 300sccm
処 理 時 間: 110min
処 理 温 度: 530℃
処 理 圧 力: 53.3Pa(0.4Torr)
である。
An example of processing conditions in step 3 is
Silicon source gas: SiH 4 gas
SiH 4 gas flow rate: 300 sccm
Processing time: 110 min
Processing temperature: 530 ° C
Processing pressure: 53.3 Pa (0.4 Torr)
It is.

なお、密着性を低下させる処理が処理(I)〜(IV)の場合、例えば、ハロゲンや有機物が付着したような状態となる。被処理面がこのような状態となる結果、密着性が低下された被処理面6となる。そして、図1中に示すステップ2において処理(I)〜(IV)のいずれかを行った場合には、図2Cに示すように、密着性が低下された被処理面6上にアモルファスシリコン膜7が成膜される。   In addition, when the process which reduces adhesiveness is process (I)-(IV), it will be in the state to which the halogen and the organic substance adhered, for example. As a result of the treated surface being in such a state, the treated surface 6 has reduced adhesion. Then, when any of the processes (I) to (IV) is performed in step 2 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2C, an amorphous silicon film is formed on the surface 6 to be treated with reduced adhesion. 7 is deposited.

また、処理(V)の場合には、図3Aに示すように、被処理面上、本例ではSiO膜2やSiO膜5の表面上に、密着性低下層として薄いカーボン層6aが形成される。被処理面上に形成された薄いカーボン層6aは、主に容易に劈開するグラファイトで構成され、アモルファスシリコンとカーボンとの結合、及び/又はカーボンとSiOとの結合が強かったとしても、アモルファスシリコン膜7と被処理面、本例ではSiO膜2、5との密着性を低下させることができる。また、密着性低下層はカーボンに限られるものではなく、劈開する性質を持つ物質、もしくは破断等の物理的にくずれやすい性質を持つ物質で構成されればよい。 In the case of the treatment (V), as shown in FIG. 3A, a thin carbon layer 6a is formed as an adhesion decreasing layer on the surface to be treated, in this example, the surfaces of the SiO 2 film 2 and the SiO 2 film 5. It is formed. The thin carbon layer 6a formed on the surface to be treated is mainly composed of easily cleavable graphite and is amorphous even if the bond between amorphous silicon and carbon and / or the bond between carbon and SiO 2 is strong. The adhesion between the silicon film 7 and the surface to be treated, in this example, the SiO 2 films 2 and 5 can be reduced. Further, the adhesion lowering layer is not limited to carbon, and may be made of a substance having a cleaving property or a substance having a property of being easily broken such as fracture.

このようにして成膜されたシリコン膜、例えば、アモルファスシリコン膜7によれば、次のような利点を得ることができる。   According to the silicon film thus formed, for example, the amorphous silicon film 7, the following advantages can be obtained.

<参考例の場合>
図4Aおよび図4Bは参考例に係るシリコン膜の除去の様子を概略的に示す断面図である。
<In the case of reference example>
FIG. 4A and FIG. 4B are cross-sectional views schematically showing how the silicon film is removed according to the reference example.

図4Aに示すように、トレンチ4の高アスペクト比化が進み、また、トレンチ4の最小線幅TCDも狭まってくると、アモルファスシリコン膜7の除去が困難となる。このため、被処理面に対して密着性を低下させる処理をしない場合、アモルファスシリコン膜7を被処理面上から除去する際、トレンチ4の底にシリコンの残渣7aが発生しやすくなる。 As shown in FIG. 4A, when the aspect ratio of the trench 4 is increased and the minimum line width T CD of the trench 4 is narrowed, removal of the amorphous silicon film 7 becomes difficult. For this reason, when the treatment for reducing the adhesion to the surface to be processed is not performed, the silicon residue 7 a is easily generated at the bottom of the trench 4 when the amorphous silicon film 7 is removed from the surface to be processed.

このような残渣7aの発生を抑制するため、アモルファスシリコン膜7に対するエッチング条件をより厳しい条件とすると、図4Bに示すように、トレンチ4の底に露呈したSiO膜2の表面にダメージ層2aを発生させてしまう。ダメージ層2aの発生は、デバイスの性能を低下させたり、品質のばらつきを拡大させたり、歩留まりを低下させたりする。 Assuming that the etching conditions for the amorphous silicon film 7 are made more severe in order to suppress the generation of such residues 7 a, the damage layer 2 a on the surface of the SiO 2 film 2 exposed at the bottom of the trench 4 as shown in FIG. Will occur. The occurrence of the damaged layer 2a lowers the performance of the device, widens the variation in quality, and lowers the yield.

<第1の実施形態の場合>
図5A〜図5D、および図6は第1の実施形態により成膜されたシリコン膜の除去の様子を概略的に示す断面図である。
<In the case of the first embodiment>
5A to 5D and 6 are cross-sectional views schematically showing the state of removal of the silicon film formed according to the first embodiment.

このような参考例に対し、第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法によれば、被処理面に対して密着性を低下させる処理をする。このため、図5Aに示すように、シリコンの残渣7aが発生していたとしても、図5Bに示すように、例えば、残渣7aは被処理面であるSiO膜2、5から剥がれる。 With respect to such a reference example, according to the method for forming a silicon film of the first embodiment, the adhesion to the surface to be processed is reduced. Therefore, as shown in FIG. 5A, as the silicon residue 7a has occurred, as shown in FIG. 5B, for example, residue 7a is detached from the SiO 2 film 2 and 5 to be processed surface.

剥がれた残渣7aは、図5C中の参照符号7bに示すように、エッチャントによってさらに細かくされ、図5Dに示すように、トレンチ4の内部から外へと排気される。   The peeled residue 7a is further finely divided by an etchant as shown by reference numeral 7b in FIG. 5C, and is exhausted from the inside of the trench 4 to the outside as shown in FIG. 5D.

また、図6に示すように、被処理面上に薄いカーボン層6aが形成されていた場合には、残渣7aは、例えば、薄いカーボン層6aとともに被処理面から剥がれる。   Further, as shown in FIG. 6, when the thin carbon layer 6a is formed on the surface to be treated, the residue 7a is peeled off from the surface to be treated together with the thin carbon layer 6a, for example.

このように、第1の実施形態にしたがって成膜されたアモルファスシリコン膜7によれば、被処理面との密着性が低下されている。このため、トレンチ4に代表される凹部の高アスペクト比、並びに最小線幅の縮小が進んだ場合でも、凹部から容易に除去することが可能となる、という利点を得ることができる。このようなアモルファスシリコン膜7は、被処理面に形成された凹部、例えば、トレンチ4を埋め込み、被処理面に形成されたトレンチ4を保護する保護材としての適用に有効である。   As described above, according to the amorphous silicon film 7 formed according to the first embodiment, the adhesion to the surface to be processed is reduced. Therefore, it is possible to obtain an advantage that even when the reduction of the high aspect ratio and the minimum line width of the recess represented by the trench 4 progresses, it can be easily removed from the recess. Such an amorphous silicon film 7 is effective for application as a protective material for filling the recess formed on the surface to be treated, for example, the trench 4 and protecting the trench 4 formed on the surface to be treated.

<m−ELT解析結果>
図7は、破壊エネルギー(密着強度)KICを示す図である。図7には参考例、および処理(I)〜(V)の場合が示されている。図中に記載された“APM”はアモルファスシリコン膜を成膜する前に被処理面(SiO膜2およびSiO膜5の表面)に対してAPM洗浄を行った場合、“W/O”はAPM洗浄を行わなかった場合を示している。
<M-ELT analysis result>
FIG. 7 is a view showing a breaking energy (adhesive strength) K IC . FIG. 7 shows reference examples and cases of processes (I) to (V). The “APM” described in the figure is “W / O” when APM cleaning is performed on the surface to be treated (the surface of the SiO 2 film 2 and the SiO 2 film 5) before forming the amorphous silicon film. Indicates a case where APM cleaning was not performed.

破壊エネルギーKICはm−ELT(modified Edge Liftoff Test)法によって求めた。m−ELT法は、SiO膜上にアモルファスシリコン膜を成膜し、このアモルファスシリコン膜上にエポキシ樹脂を塗布する。次に硬化してエポキシ樹脂をシュリンクさせ、アモルファスシリコン膜のSiO膜からの剥がれ具合を調べるものである。 The destruction energy K IC was determined by the m-ELT (modified Edge Liftoff Test) method. In the m-ELT method, an amorphous silicon film is formed on a SiO 2 film, and an epoxy resin is applied on the amorphous silicon film. Next, the epoxy resin is cured to shrink the epoxy resin, and the degree of peeling of the amorphous silicon film from the SiO 2 film is examined.

(参考例)
図7に示すように、被処理面に対して密着性を低下させる処理をしない参考例の場合、アモルファスシリコン膜7の破壊エネルギーKICは、
APM: 平均値約0.43MPa・m1/2
W/O: 平均値約0.41MPa・m1/2
であった。破壊エネルギーKICは、その値が大きいとき、アモルファスシリコン膜とSiO膜との密着性が強く、剥離しにくい傾向があることを示し、反対にその値が小さいとき、密着性が弱く、剥離しやすい傾向があることを示す。したがって、破壊エネルギーKICが、これらの値を下回った場合、アモルファスシリコン膜とSiO膜との密着性は、低下していることとなる。
(Reference example)
As shown in FIG. 7, in the case of the reference example in which the treatment for reducing the adhesion to the surface to be treated is not performed, the breaking energy K IC of the amorphous silicon film 7 is
APM: Average value about 0.43MPa · m 1/2
W / O: Average value about 0.41MPa · m 1/2
Met. When the breaking energy K IC is large, the adhesion between the amorphous silicon film and the SiO 2 film is strong and it tends to be difficult to peel off. On the contrary, when the value is small, the adhesion is weak and peeling off Indicates that they tend to do so. Therefore, when the breaking energy K IC falls below these values, the adhesion between the amorphous silicon film and the SiO 2 film is reduced.

(I) 炭化水素系ガスを含むガスを供給する場合
炭化水素系ガス: C
APM: 平均値約0.44MPa・m1/2 (+約0.01MPa・m1/2
W/O: 平均値約0.37MPa・m1/2 (−約0.04MPa・m1/2
処理(I)においては、“APM”ではアモルファスシリコン膜とSiO膜との密着性が向上したが、“W/O”では密着性が低下した。
(I) In the case of supplying gas containing hydrocarbon gas Hydrocarbon gas: C 2 H 4
APM: Average value about 0.44MPa · m 1/2 (+ about 0.01MPa · m 1/2 )
W / O: Average value about 0.37MPa · m 1/2 (-about 0.04MPa · m 1/2 )
In the treatment (I), the adhesion between the amorphous silicon film and the SiO 2 film was improved in “APM”, but the adhesion was decreased in “W / O”.

(II) ハロゲン系ガスを含むガスを供給する場合
ハロゲン系ガス: Cl
APM: 平均値約0.44MPa・m1/2 (+約0.01MPa・m1/2
W/O: 平均値約0.39MPa・m1/2 (−約0.02MPa・m1/2
処理(II)においては、処理(I)と同様に、“APM”でアモルファスシリコン膜とSiO膜との密着性が向上、“W/O”で密着性が低下した。
(II) When supplying a gas containing a halogen-based gas Halogen-based gas: Cl 2
APM: Average value about 0.44MPa · m 1/2 (+ about 0.01MPa · m 1/2 )
W / O: The average value of about 0.39MPa · m 1/2 (- about 0.02MPa · m 1/2)
In the treatment (II), as in the treatment (I), the adhesion between the amorphous silicon film and the SiO 2 film was improved by “APM”, and the adhesion was lowered by “W / O”.

(III) COR処理を行う場合
CORガス: NH+HF (希釈ガス:N
APM: 平均値約0.40MPa・m1/2 (−約0.03MPa・m1/2
W/O: 平均値約0.39MPa・m1/2 (−約0.02MPa・m1/2
処理(III)においては、“APM”および“W/O”の双方でアモルファスシリコン膜とSiO膜との密着性が低下した。
(III) When performing COR processing COR gas: NH 3 + HF (dilution gas: N 2 )
APM: Average value about 0.40MPa · m 1/2 (-about 0.03MPa · m 1/2 )
W / O: The average value of about 0.39MPa · m 1/2 (- about 0.02MPa · m 1/2)
In the treatment (III), the adhesion between the amorphous silicon film and the SiO 2 film decreased in both “APM” and “W / O”.

(IV) COR処理の後、NHガスでアニールする場合
CORガス: NH+HF (希釈ガス:N
アニールガス: NH
APM: 平均値約0.40MPa・m1/2 (−約0.03MPa・m1/2
W/O: 平均値約0.39MPa・m1/2 (−約0.02MPa・m1/2
処理(IV)においても、処理(III)と同様に、“APM”および“W/O”の双方でアモルファスシリコン膜とSiO膜との密着性が低下した。なお、処理(III)と処理(IV)との相違点は、例えば、処理(IV)はCOR処理の後、NHガスでアニールするので、アニールしない処理(III)と比較して被処理面の“荒れ”を改善できることである。
(IV) When annealing with NH 3 gas after COR processing COR gas: NH 3 + HF (dilution gas: N 2 )
Annealing gas: NH 3
APM: Average value about 0.40MPa · m 1/2 (-about 0.03MPa · m 1/2 )
W / O: The average value of about 0.39MPa · m 1/2 (- about 0.02MPa · m 1/2)
Also in the treatment (IV), as in the treatment (III), the adhesion between the amorphous silicon film and the SiO 2 film was lowered in both “APM” and “W / O”. The difference between the treatment (III) and the treatment (IV) is that, for example, the treatment (IV) is annealed with NH 3 gas after the COR treatment, so the surface to be treated is compared with the treatment (III) not annealed Can improve the "roughness" of

(V) 密着性低下層の原料となる物質を含むガスを供給する場合
密着性低下層の原料となる物質を含むガス: Cガス
ハロゲン系ガス: Clガス
APM: 平均値約0.135MPa・m1/2 (−約0.295MPa・m1/2
W/O: 平均値約0.13MPa・m1/2 (−約0.28MPa・m1/2
(V)においては、“APM”および“W/O”の双方でアモルファスシリコン膜とSiO膜との密着性が約0.3MPa・m1/2程度というように大きく低下した。
(V) In the case of supplying a gas containing a material to be a material for the adhesion reduction layer A gas containing a material to be a material for the adhesion reduction layer: C 4 H 6 gas Halogen gas: Cl 2 gas
APM: Average value about 0.135 MPa · m 1/2 (-about 0.295 MPa · m 1/2 )
W / O: The average value of about 0.13MPa · m 1/2 (- about 0.28MPa · m 1/2)
In the case of (V), the adhesion between the amorphous silicon film and the SiO 2 film significantly decreased to about 0.3 MPa · m 1/2 in both “APM” and “W / O”.

このように、第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法に従って成膜されたシリコン膜は、被処理面との密着性が低下することがm−ELT法を用いて解析した応力拡大係数KICによっても確認された。 Thus, in the silicon film formed according to the film forming method of the silicon film according to the first embodiment, the stress intensity factor analyzed by the m-ELT method that the adhesion with the surface to be treated is reduced. Also confirmed by K IC .

なお、処理(I)および処理(II)を選択した場合、シリコン膜の成膜の前に、被処理面、例えば、SiO膜の表面を洗浄してしまうと、密着性がかえって向上することも確認された。このため、処理(I)および処理(II)を選択したときには、シリコン膜の成膜の前に、被処理面は洗浄しないことが望ましい。 When the treatment (I) and the treatment (II) are selected, if the surface to be treated, for example, the surface of the SiO 2 film, is cleaned before the formation of the silicon film, the adhesion is improved. Also confirmed. For this reason, when the treatment (I) and the treatment (II) are selected, it is desirable not to clean the surface to be treated before the formation of the silicon film.

<凹部のアスペクト比>
次に、この発明を適用するのに好適な凹部のアスペクト比について説明する。
<Aspect ratio of recess>
Next, the aspect ratio of the recess suitable for applying the present invention will be described.

図8は、凹部のアスペクト比を説明するための図である。図8には、凹部の径を“a”、凹部の深さを“b”としたときのアスペクト比“b/a”が、“5”、“10”、“20”および“30”の場合が示されている。   FIG. 8 is a diagram for explaining the aspect ratio of the recess. In FIG. 8, the aspect ratio “b / a” is “5”, “10”, “20” and “30” when the diameter of the recess is “a” and the depth of the recess is “b”. The case is shown.

上述したように、この発明の第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法によれば、シリコン膜と被処理面との密着性を低下させることができる。このため、図8に示すように、アスペクト比“b/a=10”以上の有限値となる高アスペクト比の凹部が形成された被処理面上への、将来的に被処理面から除去されるようなシリコン膜の成膜に有効となる。そして、アスペクト比“b/a=20”以上、さらにはアスペクト比“b/a=30”以上と、更なる高アスペクト比化が進展したとしても、この発明の第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法は、好適に適用することが可能である。   As described above, according to the method for forming a silicon film according to the first embodiment of the present invention, the adhesion between the silicon film and the surface to be processed can be reduced. For this reason, as shown in FIG. 8, it is removed from the surface to be treated in the future on the surface to be treated on which a recess with a high aspect ratio having a finite value of aspect ratio “b / a = 10” or more is formed. It is effective for forming a silicon film that And even if the aspect ratio "b / a = 20" or more, and further the aspect ratio "b / a = 30" or more further advances, silicon according to the first embodiment of the present invention The film formation method of the film can be suitably applied.

また、凹部の最小線幅も重要な要素の一つである。例えば、図8に示す凹部の最小線幅aが縮小されるにつれて、凹部からのシリコン膜の除去が困難化しだすためである。このため、この発明の第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法は、例えば、最小線幅aが“50nm”以下に縮小された凹部へ適用されることがより好ましい。したがって、この発明の第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法は、例えば、最小線幅aが“50nm”以下の有限値であり、又はアスペクト比が“10”以上の有限値、さらにアスペクト比が“20”以上の有限値、さらにアスペクト比が“30”以上の有限値である凹部を被処理面に有した被処理体上へシリコン膜を成膜するときに、特に有効となる。   Also, the minimum line width of the recess is one of the important factors. For example, as the minimum line width a of the recess shown in FIG. 8 is reduced, it is difficult to remove the silicon film from the recess. Therefore, the silicon film forming method according to the first embodiment of the present invention is more preferably applied to, for example, a recess whose minimum line width a is reduced to “50 nm” or less. Therefore, in the method of forming a silicon film according to the first embodiment of the present invention, for example, the minimum line width a is a finite value of “50 nm” or less, or the aspect ratio is a finite value of “10” or more, This method is particularly effective when forming a silicon film on an object to be processed having a concave portion having an aspect ratio of “20” or more and a finite aspect ratio of “30” or more. .

<処理ガスについて>
処理(I)および処理(V)に用いられる炭化水素系ガスの例としては、
2n+2 …(A)、又は
2m …(B)、又は
2m−2 …(C)
の分子式で表される炭化水素化合物の少なくとも一つを含むガスを挙げることができる。
ただし、(A)〜(C)式において、
nは、“1”以上の自然数
mは、“2”以上の自然数
である。
<About treated gas>
Examples of hydrocarbon-based gases used for treatment (I) and treatment (V) are
C n H 2 n + 2 (A), or C m H 2 m (B), or C m H 2 m-2 (C)
And a gas containing at least one of the hydrocarbon compounds represented by the molecular formula of
However, in formulas (A) to (C),
n is a natural number of "1" or more, and m is a natural number of "2" or more.

また、上記炭化水素系ガスには、
ベンゼンガス(C
が含まれていてもよい。
Also, for the above-mentioned hydrocarbon-based gas,
Benzene gas (C 6 H 6 )
May be included.

上記(A)式で表される炭化水素系ガスとしては、
メタンガス(CH
エタンガス(C
プロパンガス(C
ブタンガス(C10:他の異性体も含む)
ペンタンガス(C12:他の異性体も含む)
等を挙げることができる。
As hydrocarbon type gas represented by said (A) formula,
Methane gas (CH 4 )
Ethane gas (C 2 H 6 )
Propane gas (C 3 H 8 )
Butane gas (C 4 H 10 : also includes other isomers)
Pentane gas (C 5 H 12 : also includes other isomers)
Etc. can be mentioned.

また、上記(B)式で表される炭化水素系ガスとしては、
エチレンガス(C
プロピレンガス(C:他の異性体も含む)
ブチレンガス(C:他の異性体も含む)
ペンテンガス(C10:他の異性体も含む)
等を挙げることができる。
Moreover, as hydrocarbon type gas represented by said (B) Formula,
Ethylene gas (C 2 H 4 )
Propylene gas (C 3 H 6 : also includes other isomers)
Butylene gas (C 4 H 8 : also includes other isomers)
Pentengas (C 5 H 10 : also includes other isomers)
Etc. can be mentioned.

また、上記(C)式で表される炭化水素系ガスとしては、
アセチレンガス(C
プロピンガス(C:他の異性体も含む)
ブタジエンガス(C:他の異性体も含む)
イソプレンガス(C:他の異性体も含む)
等を挙げることができる。
Moreover, as hydrocarbon gas represented by said (C) Formula,
Acetylene gas (C 2 H 2 )
Propine gas (C 3 H 4 : also includes other isomers)
Butadiene gas (C 4 H 6 : also includes other isomers)
Isoprene gas (C 5 H 8 : also includes other isomers)
Etc. can be mentioned.

処理(II)および処理(V)に用いられるハロゲン系ガスの例としては、ハロゲン元素を含むガスを挙げることができる。ハロゲン元素としては、
フッ素(F)
塩素(Cl)
臭素(Br)
ヨウ素(I)
を挙げることができる。
As an example of the halogen-based gas used for the treatment (II) and the treatment (V), a gas containing a halogen element can be mentioned. As a halogen element,
Fluorine (F)
Chlorine (Cl)
Bromine (Br)
Iodine (I)
Can be mentioned.

また、これらハロゲン元素は、処理(V)において用いるとき、化合物ガスとして供給するよりも、単体のフッ素(F)ガス、単体の塩素(Cl)ガス、単体の臭素(Br)ガス、および単体のヨウ素(I)ガスとして供給されることが好ましい。これは、ハロゲン元素の化合物ガスとなっていると、この化合物ガスを熱分解させるために温度が必要となり、炭化水素系ガスの熱分解温度を低下させる効果に影響を及ぼす可能性があるためである。ただし、ハロゲン元素を化合物ガスとして供給する場合であっても、例えば、HCl、HBrのようにハロゲン元素と水素との化合物であれば、実使用上、支障はなく、使用することが可能である。 In addition, when used in the treatment (V), these halogen elements are not supplied as a compound gas, but a single fluorine (F 2 ) gas, a single chlorine (Cl 2 ) gas, a single bromine (Br 2 ) gas, And is preferably supplied as a single iodine (I 2 ) gas. This is because if it is a compound gas of a halogen element, the temperature is required to thermally decompose the compound gas, which may affect the effect of lowering the thermal decomposition temperature of the hydrocarbon-based gas. is there. However, even in the case of supplying a halogen element as a compound gas, for example, as long as it is a compound of a halogen element and hydrogen such as HCl and HBr, it can be used without any problem in practical use. .

また、取り扱いの安全性の観点からは、塩素が選ばれることが好ましい。   Moreover, it is preferable to select chlorine from the viewpoint of handling safety.

(第2の実施形態)
<成膜装置>
第2の実施形態は、第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例に関する。
Second Embodiment
<Deposition apparatus>
The second embodiment relates to an example of a film forming apparatus capable of performing the film forming method of a silicon film according to the first embodiment.

図9はこの発明の第2の実施形態に係る縦型バッチ式成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。なお、一例に係る縦型バッチ式成膜装置は、例えば、処理(V)を実施する。   FIG. 9 is a cross sectional view schematically showing an example of a vertical batch type film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention. In addition, the vertical batch-type film-forming apparatus which concerns on an example implements process (V), for example.

図9に示すように、成膜装置100は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理室101を有している。処理室101の全体は、例えば、石英により形成されている。処理室101内の天井には、石英製の天井板102が設けられている。処理室101の下端開口部には、例えば、ステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド103がOリング等のシール部材104を介して連結されている。   As shown in FIG. 9, the film forming apparatus 100 has a cylindrical processing chamber 101 with a ceiling, the lower end of which is opened. The entire processing chamber 101 is made of, for example, quartz. On the ceiling in the processing chamber 101, a quartz ceiling plate 102 is provided. At the lower end opening of the processing chamber 101, for example, a manifold 103 formed in a cylindrical shape by stainless steel is connected via a seal member 104 such as an O-ring.

マニホールド103は処理室101の下端を支持している。マニホールド103の下方からは、被処理体として複数枚、例えば、50〜100枚のウエハ1を複数枚高さ方向に載置することが可能な石英製の縦型ウエハボート105が処理室101内に挿入可能となっている。縦型ウエハボート105は複数本の支柱106を有し、支柱106に形成された溝により複数枚のウエハ1が高さ方向に支持されるようになっている。   The manifold 103 supports the lower end of the processing chamber 101. From the lower side of the manifold 103, a vertical wafer boat 105 made of quartz capable of mounting a plurality of wafers, for example, 50 to 100 wafers 1 in the height direction as an object to be processed is inside the processing chamber 101. It can be inserted into the The vertical wafer boat 105 has a plurality of columns 106, and the grooves formed in the columns 106 support the plurality of wafers 1 in the height direction.

縦型ウエハボート105は、石英製の保温筒107を介してテーブル108上に載置されている。テーブル108は、マニホールド103の下端開口部を開閉する、例えば、ステンレススチール製の蓋部109を貫通する回転軸110上に支持される。回転軸110の貫通部には、例えば、磁性流体シール111が設けられ、回転軸110を気密にシールしつつ回転可能に支持している。蓋部109の周辺部とマニホールド103の下端部との間には、例えば、Oリングよりなるシール部材112が介設されている。これにより処理室101内のシール性が保持されている。回転軸110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113の先端に取り付けられている。これにより、ウエハボート105および蓋部109等は、一体的に昇降されて処理室101内に対して挿脱される。   The vertical wafer boat 105 is mounted on the table 108 through a heat insulating cylinder 107 made of quartz. The table 108 is supported on a rotating shaft 110 which opens and closes the lower end opening of the manifold 103, for example, through a lid 109 made of stainless steel. For example, a magnetic fluid seal 111 is provided at a penetrating portion of the rotating shaft 110, and the rotating shaft 110 is rotatably supported while being airtightly sealed. A seal member 112 made of, for example, an O-ring is interposed between the peripheral portion of the lid portion 109 and the lower end portion of the manifold 103. Thereby, the sealing performance in the processing chamber 101 is maintained. The rotating shaft 110 is attached to, for example, the tip of an arm 113 supported by an elevating mechanism (not shown) such as a boat elevator. Thus, the wafer boat 105, the lid 109, etc. are integrally lifted and lowered into and out of the processing chamber 101.

成膜装置100は、処理室101内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構114と、処理室101内に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構115と、を有している。   The film forming apparatus 100 has a processing gas supply mechanism 114 for supplying a gas used for processing in the processing chamber 101, and an inert gas supply mechanism 115 for supplying an inert gas in the processing chamber 101. ing.

処理ガス供給機構114は、シリコン原料ガス供給源117a、炭化水素系ガス供給源117b、およびハロゲン系ガス供給源117cを含んで構成されている。   The processing gas supply mechanism 114 includes a silicon source gas supply source 117a, a hydrocarbon-based gas supply source 117b, and a halogen-based gas supply source 117c.

本例においては、シリコン原料ガス供給源117aはシリコン原料ガスとしてSiHガスを、炭化水素系ガス供給源117bは炭化水素系ガスとしてCガスを、ハロゲン系ガス供給源117cはハロゲン系ガスとしてClガスを、それぞれ処理室101内に供給する。 In this example, the silicon source gas supply source 117a is a SiH 4 gas as a silicon source gas, the hydrocarbon based gas supply source 117b is a C 4 H 6 gas as a hydrocarbon based gas, and the halogen based gas supply source 117c is a halogen based gas. As the gas, Cl 2 gas is supplied into the processing chamber 101, respectively.

不活性ガス供給機構115は、不活性ガス供給源120を含んで構成されている。不活性ガス供給源は不活性ガスとしてNガスを、処理室101内に供給する。 The inert gas supply mechanism 115 includes an inert gas supply source 120. The inert gas supply source supplies N 2 gas into the processing chamber 101 as the inert gas.

シリコン原料ガス供給源117aは、流量制御器121a及び開閉弁122aを介して、分散ノズル123aに接続されている。同様に、炭化水素系ガス供給源117bは流量制御器121b及び開閉弁122bを介して図示せぬ分散ノズル123bに、同様に、ハロゲン系ガス供給源117cは流量制御器121c及び開閉弁122cを介して分散ノズル123cに、それぞれ接続されている。なお、図9においては、分散ノズル123bの図示を省略している。   The silicon source gas supply source 117a is connected to the dispersion nozzle 123a via the flow rate controller 121a and the on-off valve 122a. Similarly, the hydrocarbon-based gas supply source 117b is connected to the dispersion nozzle 123b (not shown) via the flow controller 121b and the on-off valve 122b, and the halogen-based gas supply source 117c is similarly connected via the flow controller 121c and the on-off valve 122c. Are connected to the dispersion nozzles 123c. In FIG. 9, the dispersion nozzle 123b is not shown.

分散ノズル123a〜123cは石英管よりなり、マニホールド103の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。分散ノズル123a〜123cの垂直部分には、複数のガス吐出孔124a〜124cが所定の間隔を隔てて形成されている。シリコン原料ガス、炭化水素系ガス、およびハロゲン系ガスはそれぞれ、ガス吐出孔124a〜124cから処理室101内に向けて水平方向に略均一に吐出される。   The dispersion nozzles 123a to 123c are made of quartz tubes and penetrate the side wall of the manifold 103 inwards, are bent upward and extend vertically. A plurality of gas discharge holes 124a to 124c are formed at predetermined intervals in the vertical portions of the dispersion nozzles 123a to 123c. The silicon source gas, the hydrocarbon-based gas, and the halogen-based gas are respectively discharged substantially uniformly in the horizontal direction from the gas discharge holes 124 a to 124 c into the processing chamber 101.

不活性ガス供給源120は流量制御器121d及び開閉弁122dを介して、ノズル128に接続されている。ノズル128は、マニホールド103の側壁を貫通し、その先端から不活性ガスを処理室101内に水平方向に向けて吐出させる。   The inert gas supply source 120 is connected to the nozzle 128 via the flow rate controller 121 d and the on-off valve 122 d. The nozzle 128 penetrates the side wall of the manifold 103 and discharges the inert gas horizontally from the tip thereof into the processing chamber 101.

処理室101内の、分散ノズル123a〜123cと反対側の部分には、処理室101内を排気するための排気口129が設けられている。排気口129は処理室101の側壁を上下方向へ削りとることによって細長く形成されている。処理室101の排気口129に対応する部分には、排気口129を覆うように断面がコの字状に成形された排気口カバー部材130が溶接により取り付けられている。排気口カバー部材130は、処理室101の側壁に沿って上方に延びており、処理室101の上方にガス出口131を規定している。ガス出口131には、真空ポンプ等を含む排気機構132が接続される。排気機構132は、処理室101内を排気することで処理に使用した処理ガスの排気、及び処理室101内の圧力を処理に応じた処理圧力とする。   An exhaust port 129 for exhausting the inside of the processing chamber 101 is provided in a portion of the processing chamber 101 opposite to the dispersion nozzles 123 a to 123 c. The exhaust port 129 is elongated by cutting the side wall of the processing chamber 101 in the vertical direction. At a portion corresponding to the exhaust port 129 of the processing chamber 101, an exhaust port cover member 130 having a U-shaped cross section so as to cover the exhaust port 129 is attached by welding. The exhaust port cover member 130 extends upward along the side wall of the processing chamber 101 and defines a gas outlet 131 above the processing chamber 101. An exhaust mechanism 132 including a vacuum pump and the like is connected to the gas outlet 131. The exhaust mechanism 132 exhausts the inside of the processing chamber 101 to set the exhaust of the processing gas used for the processing and the pressure in the processing chamber 101 as the processing pressure according to the processing.

処理室101の外周には筒体状の加熱装置133が設けられている。加熱装置133は、処理室101内に供給された処理ガスを活性化するとともに、処理室101内に収容された被処理体、本例ではウエハ1を加熱する。   A cylindrical heating device 133 is provided on the outer periphery of the processing chamber 101. The heating device 133 activates the processing gas supplied into the processing chamber 101 and heats the object to be processed, which is the wafer 1 in this example, accommodated in the processing chamber 101.

成膜装置100の各部の制御は、例えば、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなるコントローラ150により行われる。コントローラ150には、ユーザーインターフェース151が接続されている。ユーザーインターフェース151は、オペレータが成膜装置100を管理するために、コマンドの入力操作等を行うためのタッチパネルディスプレイやキーボードなどを含む入力部、および成膜装置100の稼働状況を可視化して表示するディスプレイなどを含む表示部が備えられている。   Control of each part of the film forming apparatus 100 is performed by, for example, a controller 150 including a microprocessor (computer). A user interface 151 is connected to the controller 150. The user interface 151 visualizes and displays the operation status of the film forming apparatus 100 and an input unit including a touch panel display and a keyboard for performing an input operation of a command and the like in order for the operator to manage the film forming apparatus 100. A display unit including a display and the like is provided.

コントローラ150には記憶部152が接続されている。記憶部152は、成膜装置100で実施される各種処理をコントローラ150の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置100の各構成部に処理を実施させるためのプログラムすなわちレシピが格納される。レシピは、例えば、記憶部152の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、CD-ROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。レシピは、必要に応じて、ユーザーインターフェース151からの指示等にて記憶部152から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ150が実施することで、成膜装置100は、コントローラ150の制御のもと、所望の処理が実施される。本例では、コントローラ150の制御のもと、上記第1の実施形態において説明したシリコン膜の成膜方法を実施する。本例では処理(V)に従ったシリコン膜の成膜方法を実施する。   A storage unit 152 is connected to the controller 150. The storage unit 152 is a control program for realizing various processes performed by the film forming apparatus 100 by the control of the controller 150, and for causing each component of the film forming apparatus 100 to perform the process according to the processing conditions. A program or recipe is stored. The recipe is stored, for example, in a storage medium in the storage unit 152. The storage medium may be a hard disk or a semiconductor memory, or may be a portable one such as a CD-ROM, a DVD, a flash memory or the like. Also, the recipe may be properly transmitted from another device, for example, via a dedicated line. The recipe is read from the storage unit 152 according to an instruction from the user interface 151 as necessary, and the controller 150 performs a process according to the read recipe. The desired processing is carried out under the control of 150. In this example, under the control of the controller 150, the method for forming a silicon film described in the first embodiment is performed. In this example, the method of forming a silicon film according to the process (V) is performed.

また、処理(I)に従ったシリコン膜の成膜方法を実施する場合には、図9に示す成膜装置100の構成のまま、例えば、ハロゲン系ガス供給源117cを使用しないことで実施することができる。もちろん、処理ガス供給機構114からハロゲン系ガス供給源117cを省略することも可能である。   When the method of forming a silicon film according to the process (I) is carried out, it is carried out by not using, for example, the halogen-based gas supply source 117c with the configuration of the film forming apparatus 100 shown in FIG. be able to. Of course, it is also possible to omit the halogen-based gas supply source 117 c from the processing gas supply mechanism 114.

また、処理(II)に従ったシリコン膜の成膜方法を実施する場合にも、同様に、図9に示す成膜装置100の構成のまま、例えば、炭化水素系ガス供給源117bを使用しないか、処理ガス供給機構114から炭化水素系ガス供給源117bを省略することで実施することができる。   Further, also in the case of carrying out the film forming method of the silicon film according to the process (II), similarly, for example, the hydrocarbon-based gas supply source 117b is not used with the configuration of the film forming apparatus 100 shown in FIG. Alternatively, the process can be implemented by omitting the hydrocarbon-based gas supply source 117 b from the process gas supply mechanism 114.

また、処理(III)および処理(IV)に従ったシリコン膜の成膜方法を実施する場合には、図9に示す成膜装置100の炭化水素系ガス供給源117bおよびハロゲン系ガス供給源117cをそれぞれ、NHガス供給源およびHFガス供給源に取り換えればよい。 When the silicon film forming method according to the treatment (III) and the treatment (IV) is carried out, the hydrocarbon-based gas supply source 117 b and the halogen-based gas supply source 117 c of the film forming apparatus 100 shown in FIG. May be replaced with an NH 3 gas source and an HF gas source, respectively.

このように、上記第1の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法は、図9に示すような成膜装置100によって実施することができる。   As described above, the method of forming a silicon film according to the first embodiment can be performed by a film forming apparatus 100 as shown in FIG.

以上、この発明を第1、第2の実施形態に従って説明したが、この発明は、上記第1、第2の実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the 1st, 2nd embodiment, this invention is not limited to the said 1st, 2nd embodiment, It can variously deform in the range which does not deviate from the meaning. is there.

例えば、上記実施形態においては、処理条件を具体的に例示したが、処理条件は、上記具体的な例示に限られるものではない。   For example, in the above-mentioned embodiment, although processing conditions were illustrated concretely, processing conditions are not restricted to the above-mentioned concrete illustration.

また、上記実施形態においては、縦型バッチ式成膜装置を用いてシリコン膜を成膜する例を示したが、もちろん枚葉式成膜装置を用いることも可能であるし、縦型以外のバッチ式成膜装置を用いることも可能である。   In the above embodiment, an example of forming a silicon film by using a vertical batch type film forming apparatus has been described, but it is of course possible to use a single wafer type film forming apparatus, and a batch type other than vertical type It is also possible to use a deposition apparatus.

その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。   In addition, the present invention can be variously modified without departing from the scope of the invention.

1…シリコンウエハ、2…SiO膜、3…シリコン膜、4…トレンチ、5…SiO膜、6…密着性が低下された被処理面、6a…薄いカーボン層、7…アモルファスシリコン膜。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... silicon wafer, 2 ... SiO 2 film, 3 ... silicon film, 4 ... trench, 5 ... SiO 2 film, 6 ... processed surface with reduced adhesion, 6a ... thin carbon layer, 7 ... amorphous silicon film.

Claims (13)

被処理体の被処理面上に、シリコン膜を成膜するシリコン膜の成膜方法であって、
(1) 前記被処理体の被処理面に対して、成膜されるシリコン膜と前記被処理面との密着性を低下させる処理を行う工程と、
(2) 前記成膜されるシリコン膜との密着性が低下された前記被処理面にシリコン原料ガスを供給し、前記被処理面上にシリコン膜を成膜する工程と、
を具備し、
前記(1)工程は、前記被処理面に、
(II) ハロゲン系ガスを含むガスを供給する工程
(III) NHガスとHFガスとを含むガスを供給する工程
(IV) NHガスとHFガスとを含むガスを供給した後、NHガスを含むガスを供給しつつ熱処理する工程
のいずれか一つであることを特徴とするシリコン膜の成膜方法。
A silicon film forming method for forming a silicon film on a surface to be processed of an object to be processed, comprising:
(1) performing a process of reducing the adhesion between a silicon film to be formed and the surface to be processed on the surface to be processed of the object to be processed;
(2) supplying a silicon source gas to the surface to be treated to which adhesion with the silicon film to be deposited is reduced, and depositing the silicon film on the surface to be treated;
Equipped with
In the step (1), the surface to be treated is
(II) Process of supplying gas containing halogen-based gas
(III) Process of supplying gas containing NH 3 gas and HF gas
(IV) NH 3 after supplying a gas containing a gas and HF gas, film formation characteristics and to Resid silicon film that is one of a step of heat treatment while supplying a gas containing NH 3 gas Method.
前記(II)工程に記載される前記ハロゲン系ガスは、
フッ素
塩素
臭素
ヨウ素
HCl
HBr
の少なくとも一つを含むガスから選択されることを特徴とする請求項に記載のシリコン膜の成膜方法。
The halogen-based gas described in the step (II) is
Fluorine Chlorine Bromine Iodine HCl
HBr
The method for forming a silicon film according to claim 1 , wherein the method is selected from a gas containing at least one of
前記(1)工程において、前記(II)工程を選択したとき、
記(II)工程を行う前に、前記被処理面は洗浄しないことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシリコン膜の成膜方法。
Wherein (1) step Te smell, when selecting the pre Symbol (II) step,
Before performing pre Symbol (II) step, the process of manufacturing a film according to claim 1 or claim 2 wherein the treated surface is characterized by not washing.
被処理体の被処理面上に、シリコン膜を成膜するシリコン膜の成膜方法であって、  A silicon film forming method for forming a silicon film on a surface to be processed of an object to be processed, comprising:
(1) 前記被処理体の被処理面に対して、成膜されるシリコン膜と前記被処理面との密着性を低下させる処理を行う工程と、  (1) performing a process of reducing the adhesion between a silicon film to be formed and the surface to be processed on the surface to be processed of the object to be processed;
(2) 前記成膜されるシリコン膜との密着性が低下された前記被処理面にシリコン原料ガスを供給し、前記被処理面上にシリコン膜を成膜する工程と、  (2) supplying a silicon source gas to the surface to be treated to which adhesion with the silicon film to be deposited is reduced, and depositing the silicon film on the surface to be treated;
を具備し、Equipped with
前記(1)工程は、前記被処理面に、  In the step (1), the surface to be treated is
(V) 密着性低下層の原料となる物質を含むガスを供給する工程    (V) a step of supplying a gas containing a substance to be a raw material of the adhesion lowering layer
であり、And
前記(V)工程は、前記被処理面上に、劈開する性質を持つ物質、もしくは物理的にくずれやすい性質を持つ物質で構成された密着性低下層を形成する工程であり、  The step (V) is a step of forming, on the surface to be treated, an adhesion reduced layer composed of a substance having a cleaving property or a substance having a property of being easily broken physically.
前記(V)工程に記載される前記密着性低下層の原料となる物質を含むガスは、炭化水素系ガスにハロゲン系ガスを含むガスを添加したものであり、  The gas containing the substance to be the raw material of the adhesion reduced layer described in the step (V) is one obtained by adding a gas containing a halogen-based gas to a hydrocarbon-based gas,
前記密着性低下層は、カーボン層であることを特徴とするシリコン膜の成膜方法。  The method for forming a silicon film, wherein the adhesion reducing layer is a carbon layer.
前記炭化水素系ガスは、
2n+2 …(A)
2m …(B)
2m−2 …(C)
の少なくとも一つの式で表わされる炭化水素を含むガスから選択されることを特徴とする請求項に記載のシリコン膜の成膜方法。
ただし、(A)〜(C)式において、
nは、“1”以上の自然数
mは、“2”以上の自然数
The hydrocarbon-based gas is
C n H 2n + 2 (A)
C m H 2 m (B)
C m H 2 m-2 (C)
5. The method for forming a silicon film according to claim 4 , wherein the gas is selected from gases containing hydrocarbons represented by at least one of the following formulas.
However, in formulas (A) to (C),
n is a natural number greater than or equal to "1" m is a natural number greater than or equal to "2"
前記ハロゲン系ガスは、
フッ素
塩素
臭素
ヨウ素
の少なくとも一つを含むガスから選択されることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のシリコン膜の成膜方法。
The halogen-based gas is
The method for forming a silicon film according to claim 4 or 5 , which is selected from a gas containing at least one of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
前記被処理面には、凹部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載のシリコン膜の成膜方法。 The method for forming a silicon film according to any one of claims 1 to 6 , wherein a concave portion is formed on the surface to be processed. 前記凹部のアスペクト比は“10”以上の有限値であることを特徴とする請求項に記載のシリコン膜の成膜方法。 8. The method for forming a silicon film according to claim 7 , wherein an aspect ratio of the recess is a finite value of “10” or more. 前記凹部の最小線幅は“50nm”以下の有限値であることを特徴とする請求項又は請求項に記載のシリコン膜の成膜方法。 Method of forming a silicon film according to claim 7 or claim 8, wherein the minimum line width of the recess is a finite value of "50 nm" or less. 前記被処理面上に成膜された前記シリコン膜は、前記被処理面に形成された凹部を埋め込み、前記被処理面に形成された凹部を保護する保護材であることを特徴とする請求項から請求項のいずれか一項に記載のシリコン膜の成膜方法。 The silicon film formed on the surface to be treated is a protective material for filling the recess formed on the surface to be treated and protecting the recess formed on the surface to be treated. The method for forming a silicon film according to any one of claims 7 to 9 . 前記被処理面上に成膜された前記シリコン膜は、前記被処理面から除去される膜であることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のシリコン膜の成膜方法。 The silicon film according to any one of claims 1 to 10 , wherein the silicon film formed on the processing surface is a film to be removed from the processing surface. Membrane method. 前記被処理面には、シリコン酸化物が露出していることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のシリコン膜の成膜方法。 The surface to be processed is the process of manufacturing a film according to any one of claims 1 to 11, wherein a silicon oxide is exposed. 被処理体の被処理面上に、シリコン膜を成膜する成膜装置であって、
前記被処理体を収容する処理室と、
前記処理室内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理室内に収容された前記被処理体を加熱する加熱装置と、
前記処理ガス供給機構、および前記加熱装置を制御するコントローラと、を具備し、
前記コントローラが、請求項1から請求項12のいずれか一項に記載のシリコン膜の成膜方法が実施されるように前記処理ガス供給機構、および前記加熱装置を制御することを特徴とする成膜装置。
A film forming apparatus for forming a silicon film on a surface to be processed of a processing object, comprising:
A processing chamber for containing the object to be processed;
A processing gas supply mechanism for supplying a gas used for processing into the processing chamber;
A heating device for heating the object housed in the processing chamber;
Comprising the processing gas supply mechanism and a controller for controlling the heating device;
The controller controls the processing gas supply mechanism and the heating device such that the method for forming a silicon film according to any one of claims 1 to 12 is performed. Membrane device.
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