JP6656103B2 - 窒化膜の成膜方法および成膜装置 - Google Patents
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Description
本実施形態においては、窒化膜としてシリコン窒化膜(SiN膜)を成膜する場合を例にとって説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る窒化膜の成膜方法の実施に用いることができる成膜装置の一例を示す縦断面図、図2は図1に示す成膜装置の水平断面図である。
次に、このような成膜装置100により実施される本発明の一実施形態による成膜方法について説明する。
従来のALD法によるSiN膜の成膜においては、図4のように、水素ラジカル処理(ステップS3)は行わず、N2ガスによるパージ工程(ステップS1)、DCSガス供給工程(ステップS2)、N2ガスによるパージ工程(ステップS4)、NH3ガス供給(窒化)工程(ステップS5)を繰り返すのみである。
次に、本発明の実験例について説明する。
ここでは、フラットウエハとパターンウエハを用い、図1に示す装置により、水素ラジカルパージの時間を変えてSiN膜の成膜を行った。いずれのウエハの成膜処理においても、一度に処理するウエハの枚数は100枚とした。
以上、本発明の実施形態について説明したが、この発明は、上記の実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
5;ウエハボート
14;Cl含有Si化合物ガス供給機構
15;窒化ガス供給機構
16;H2ガス供給機構
30;プラズマ生成機構
33;プラズマ電極
35;高周波電源
41;排気装置
42;加熱機構
100;成膜装置
W;半導体ウエハ(被処理基板)
Claims (11)
- 処理容器内に複数の被処理基板を配置し、これら複数の被処理基板に対して、
前記処理容器内を不活性ガスによりパージするステップと、前記処理容器内に成膜しようとする窒化膜を構成する元素と塩素とを含有する成膜原料ガスを供給して被処理基板に吸着させるステップと、処理容器内を不活性ガスでパージするステップと、前記処理容器内に窒化ガスを供給して前記窒化膜を構成する元素を窒化させるステップとを含むサイクルを、複数回繰り返して、複数の被処理基板に対して一括して所定膜厚の窒化膜を成膜する窒化膜の成膜方法であって、
各サイクルにおいて、前記吸着させるステップと、前記窒化させるステップとの間に、前記処理容器内で水素ラジカルを生成して水素ラジカルパージを行うステップを実施し、
前記水素ラジカルパージを行うステップにより、複数の被処理基板の表面状態の違いによる成膜量の変動であるローディング効果が抑制されるように、前記吸着させるステップにおいて前記窒化膜を構成する元素の飽和吸着分よりも過剰に物理吸着した部分を除去することを特徴とする窒化膜の成膜方法。 - 前記窒化させるステップは、プラズマにより前記窒化ガスの活性種を生成し、その活性種により窒化を行うことを特徴とする請求項1に記載の窒化膜の成膜方法。
- 前記水素ラジカルは、水素ガスをプラズマ化することにより生成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の窒化膜の成膜方法。
- 前記水素ラジカルパージを行うステップは、前記吸着させるステップと、その後の前記処理容器内を不活性ガスでパージするステップとの間に実施されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の窒化膜の成膜方法。
- 前記成膜原料ガスは塩素含有シリコン化合物であり、前記窒化膜はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の窒化膜の形成方法。
- 前記塩素含有シリコン化合物は、ジクロロシラン、モノクロロシラン、トリクロロシラン、シリコンテトラクロライド、およびヘキサクロロジシランからなる群から選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項5に記載の窒化膜の形成方法。
- 前記窒化ガスは、NH3ガスおよびN2ガスからなる群から選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の窒化膜の成膜方法。
- 複数の被処理基板に対して一括して所定の膜厚の窒化膜を成膜する窒化膜の成膜装置であって、
前記窒化膜が成膜される複数の被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に、不活性ガス、成膜原料ガス、窒化ガス、水素ガスを供給するガス供給機構と、
前記処理容器内に収容された複数の被処理基板を加熱する加熱装置と、
プラズマを生成するプラズマ生成機構と、
前記処理容器内を排気する排気装置と、
制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記処理容器内を不活性ガスによりパージするステップと、前記処理容器内に成膜しようとする窒化膜を構成する元素と塩素とを含有する成膜原料ガスを供給して被処理基板に吸着させるステップと、処理容器内を不活性ガスでパージするステップと、前記処理容器内に窒化ガスを供給して前記窒化膜を構成する元素を窒化させるステップとを含むサイクルを、複数回繰り返して、複数の被処理基板に対して一括して所定膜厚の窒化膜を成膜するとともに、各サイクルにおいて、前記吸着させるステップと、前記窒化させるステップとの間に、前記処理容器内で前記プラズマ生成機構により水素ラジカルを生成して水素ラジカルパージを行うステップを実行させ、前記水素ラジカルパージを行うステップにより、複数の被処理基板の表面状態の違いによる成膜量の変動であるローディング効果が抑制されるように、前記吸着させるステップにおいて前記窒化膜を構成する元素の飽和吸着分よりも過剰に物理吸着した部分を除去するように制御することを特徴とする窒化膜の成膜装置。 - 前記プラズマ生成機構は、プラズマにより前記窒化ガスの活性種を生成し、前記制御部は、前記窒化させるステップにおいて、その活性種により窒化を行うように制御することを特徴とする請求項8に記載の窒化膜の成膜装置。
- 前記成膜原料ガスは塩素含有シリコン化合物であり、前記窒化膜はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の窒化膜の形成装置。
- コンピュータ上で動作し、窒化膜の成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項1から請求項7のいずれか1項の窒化膜の成膜方法が行われるように、コンピュータに前記窒化膜の成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
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