JP6731527B2 - Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program - Google Patents
Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP6731527B2 JP6731527B2 JP2019142850A JP2019142850A JP6731527B2 JP 6731527 B2 JP6731527 B2 JP 6731527B2 JP 2019142850 A JP2019142850 A JP 2019142850A JP 2019142850 A JP2019142850 A JP 2019142850A JP 6731527 B2 JP6731527 B2 JP 6731527B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- flow rate
- gas
- inert gas
- supplied
- 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 141
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 97
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 360
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 85
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 83
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 55
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 181
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 128
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 79
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 26
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 16
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 11
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical compound Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 4
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 3
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 3
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010041 TiAlC Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010282 TiON Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 2
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 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
- NIIPNAJXERMYOG-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trimethylhydrazine Chemical compound CNN(C)C NIIPNAJXERMYOG-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
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 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
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-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
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007991 Si-N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006294 Si—N Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 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
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 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
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 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
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 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
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 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
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 125000002346 iodo group Chemical group I* 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- OWKFQWAGPHVFRF-UHFFFAOYSA-N n-(diethylaminosilyl)-n-ethylethanamine Chemical compound CCN(CC)[SiH2]N(CC)CC OWKFQWAGPHVFRF-UHFFFAOYSA-N 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
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-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
- 239000001301 oxygen 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
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-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
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 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
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 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
- PZKOFHKJGUNVTM-UHFFFAOYSA-N trichloro-[dichloro(trichlorosilyl)silyl]silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl PZKOFHKJGUNVTM-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
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-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
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a substrate processing apparatus, and a program.
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理が行われることがある(例えば特許文献1参照)。 As one of the steps of manufacturing a semiconductor device, a process of forming a film on a substrate may be performed (see, for example, Patent Document 1).
本発明の目的は、基板上に形成する膜の基板面内膜厚分布を制御することが可能な技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of controlling the in-plane film thickness distribution of a film formed on a substrate.
本発明の一態様によれば、
基板に対して第1ノズルより原料を供給し排気口より排気する工程と、
前記基板に対して前記第1ノズルよりも前記排気口から遠い側に配置された第2ノズルより第1反応体を供給し前記排気口より排気する工程と、
前記基板に対して前記第2ノズルよりも前記排気口に近い側に配置された第3ノズルより第2反応体を供給し前記排気口より排気する工程と、
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膜を形成する工程を有し、
前記原料供給時に、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成する前記膜の基板面内膜厚分布を制御する技術が提供される。
According to one aspect of the invention,
Supplying the raw material to the substrate from the first nozzle and exhausting it from an exhaust port;
Supplying a first reactant from a second nozzle located farther from the exhaust port than the first nozzle with respect to the substrate and exhausting the exhaust gas from the exhaust port;
Supplying a second reactant from a third nozzle arranged closer to the exhaust port than the second nozzle to the substrate and exhausting the second reactant from the exhaust port;
A step of forming a film on the substrate by performing a predetermined number of cycles of non-simultaneously,
When the raw material is supplied, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle, the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle, and the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle are balanced. Controlling provides a technique for controlling the in-plane film thickness distribution of the film formed on the substrate.
本発明によれば、基板上に形成する膜の基板面内膜厚分布を制御することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to control the in-plane film thickness distribution of a film formed on a substrate.
<本発明の一実施形態>
以下、本発明の一実施形態について図1〜図3を参照しながら説明する。
<One Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(1)基板処理装置の構成
図1に示すように、処理炉202は加熱機構(温度調整部)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、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。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus As shown in FIG. 1, the processing furnace 202 has a heater 207 as a heating mechanism (temperature adjusting unit). The heater 207 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a holding plate. The heater 207 also functions as an activation mechanism (excitation unit) that activates (excites) gas by heat.
ヒータ207の内側には、ヒータ207と同心円状に反応管203が配設されている。反応管203は、例えば石英(SiO2)または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管203の下方には、反応管203と同心円状に、マニホールド209が配設されている。マニホールド209は、例えばステンレス(SUS)等の金属からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド209の上端部は、反応管203の下端部に係合しており、反応管203を支持するように構成されている。マニホールド209と反応管203との間には、シール部材としてのOリング220aが設けられている。反応管203はヒータ207と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管203とマニホールド209とにより処理容器(反応容器)が構成される。処理容器の筒中空部には処理室201が形成されている。処理室201は、複数枚の基板としてのウエハ200を収容可能に構成されている。 Inside the heater 207, a reaction tube 203 is arranged concentrically with the heater 207. The reaction tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with an upper end closed and a lower end opened. Below the reaction tube 203, a manifold 209 is arranged concentrically with the reaction tube 203. The manifold 209 is made of a metal such as stainless steel (SUS), and has a cylindrical shape with an open upper end and a lower end. The upper end of the manifold 209 is engaged with the lower end of the reaction tube 203 and is configured to support the reaction tube 203. An O-ring 220a as a seal member is provided between the manifold 209 and the reaction tube 203. The reaction tube 203 is vertically installed like the heater 207. A processing container (reaction container) is mainly configured by the reaction tube 203 and the manifold 209. A processing chamber 201 is formed in the hollow cylindrical portion of the processing container. The processing chamber 201 is configured to be capable of accommodating a plurality of wafers 200 as substrates.
処理室201内には、第1ノズルとしてのノズル249a、第2ノズルとしてのノズル249b、第3ノズルとしてのノズル249cが、マニホールド209の側壁を貫通するように設けられている。ノズル249a〜249cには、ガス供給管232a〜232cが、それぞれ接続されている。 A nozzle 249a serving as a first nozzle, a nozzle 249b serving as a second nozzle, and a nozzle 249c serving as a third nozzle are provided in the processing chamber 201 so as to penetrate a sidewall of the manifold 209. Gas supply pipes 232a to 232c are connected to the nozzles 249a to 249c, respectively.
ガス供給管232a〜232cには、上流側から順に、流量制御器(流量制御部)であるマスフローコントローラ(MFC)241a〜241cおよび開閉弁であるバルブ243a〜243cがそれぞれ設けられている。ガス供給管232a〜232cのバルブ243a〜243cよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管232d〜232fがそれぞれ接続されている。ガス供給管232d〜232fには、上流側から順に、MFC241d〜241fおよびバルブ243d〜243fがそれぞれ設けられている。 The gas supply pipes 232a to 232c are provided with mass flow controllers (MFCs) 241a to 241c that are flow rate controllers (flow rate control units) and valves 243a to 243c that are open/close valves in this order from the upstream side. Gas supply pipes 232d to 232f for supplying an inert gas are respectively connected to the gas supply pipes 232a to 232c on the downstream side of the valves 243a to 243c. The gas supply pipes 232d to 232f are provided with MFCs 241d to 241f and valves 243d to 243f in this order from the upstream side.
ノズル249a〜249cは、図2に示すように、反応管203の内壁とウエハ200との間における平面視において円環状の空間に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル249a〜249cは、ウエハ200が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。ノズル249bは、ノズル249aよりも、後述する排気口231aから遠い側に配置されており、ノズル249cは、ノズル249bよりも、排気口231aに近い側に配置されている。また、本実施形態では、ノズル249a,249bが、処理室201内に搬入されるウエハ200の中心を挟んで一直線上に対向するように配置されている。ノズル249a〜249cの側面には、ガスを供給するガス供給孔250a〜250cがそれぞれ設けられている。ガス供給孔250a〜250cは、反応管203の中心を向くようにそれぞれ開口しており、ウエハ200に向けてガスを供給することが可能となっている。これらのことから、ガス供給孔250a,250bは、上述のウエハ200の中心を挟んで一直線上に対向することになる。ガス供給孔250a〜250cは、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられている。 As shown in FIG. 2, the nozzles 249a to 249c are arranged in an annular space between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200 in a plan view, along the upper portion of the inner wall of the reaction tube 203 and the upper portion of the wafer 200. They are provided so as to rise upward in the loading direction. That is, the nozzles 249a to 249c are provided on the sides of the wafer arranging region where the wafers 200 are arranged, in regions horizontally surrounding the wafer arranging region and along the wafer arranging region. The nozzle 249b is arranged farther from the exhaust port 231a described later than the nozzle 249a, and the nozzle 249c is arranged closer to the exhaust port 231a than the nozzle 249b. Further, in this embodiment, the nozzles 249a and 249b are arranged so as to face each other in a straight line with the center of the wafer 200 loaded into the processing chamber 201 interposed therebetween. Gas supply holes 250a to 250c for supplying gas are provided on the side surfaces of the nozzles 249a to 249c, respectively. The gas supply holes 250a to 250c are respectively opened so as to face the center of the reaction tube 203, and it is possible to supply gas toward the wafer 200. From these facts, the gas supply holes 250a and 250b face each other in a straight line across the center of the wafer 200 described above. A plurality of gas supply holes 250a to 250c are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203.
ガス供給管232aからは、原料(原料ガス)として、例えば、所定元素(主元素)としてのSiおよびハロゲン元素を含むハロシラン系ガスが、MFC241a、バルブ243a、ノズル249aを介して処理室201内へ供給される。原料ガスとは、気体状態の原料、例えば、常温常圧下で液体状態である原料を気化することで得られるガスや、常温常圧下で気体状態である原料等のことである。ハロシランとは、ハロゲン基を有するシランのことである。ハロゲン基には、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が含まれる。すなわち、ハロゲン基には、塩素(Cl)、フッ素(F)、臭素(Br)、ヨウ素(I)等のハロゲン元素が含まれる。ハロシラン系ガスとしては、例えば、SiおよびClを含む原料ガス、すなわち、クロロシラン系ガスを用いることができる。クロロシラン系ガスは、Siソースとして作用する。クロロシラン系ガスとしては、例えば、ヘキサクロロジシラン(Si2Cl6、略称:HCDS)ガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 232a, as a raw material (raw material gas), for example, a halosilane-based gas containing Si as a predetermined element (main element) and a halogen element is introduced into the processing chamber 201 through the MFC 241a, the valve 243a, and the nozzle 249a. Supplied. The raw material gas is a raw material in a gaseous state, for example, a gas obtained by vaporizing a raw material in a liquid state under normal temperature and normal pressure, a raw material in a gaseous state under normal temperature and normal pressure, and the like. Halosilane is a silane having a halogen group. The halogen group includes a chloro group, a fluoro group, a bromo group, an iodo group and the like. That is, the halogen group includes halogen elements such as chlorine (Cl), fluorine (F), bromine (Br) and iodine (I). As the halosilane-based gas, for example, a raw material gas containing Si and Cl, that is, a chlorosilane-based gas can be used. The chlorosilane-based gas acts as a Si source. As the chlorosilane-based gas, for example, hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , abbreviation: HCDS) gas can be used.
ガス供給管232bからは、原料とは化学構造(分子構造)が異なる第1反応体(リアクタント)として、例えば、CおよびNを含むアミン系ガスが、MFC241b、バルブ243b、ノズル249bを介して処理室201内へ供給される。アミン系ガスは、Cソースとしても作用し、Nソースとしても作用する。アミン系ガスとしては、例えば、トリエチルアミン((C2H5)3N、略称:TEA)ガスを用いることができる。 From the gas supply pipe 232b, as a first reactant (reactant) having a chemical structure (molecular structure) different from that of the raw material, for example, an amine gas containing C and N is processed through the MFC 241b, the valve 243b, and the nozzle 249b. It is supplied into the chamber 201. The amine-based gas acts as a C source and also acts as an N source. As the amine-based gas, for example, triethylamine ((C 2 H 5 ) 3 N, abbreviation: TEA) gas can be used.
ガス供給管232cからは、原料とは化学構造(分子構造)が異なる第2反応体(リアクタント)として、例えば、O含有ガスが、MFC241c、バルブ243c、ノズル249cを介して処理室201内へ供給される。O含有ガスは、酸化ガス、すなわち、Oソースとして作用する。O含有ガスとしては、例えば、酸素(O2)ガスを用いることができる。 As the second reactant (reactant) having a chemical structure (molecular structure) different from that of the raw material, for example, an O-containing gas is supplied from the gas supply pipe 232c into the processing chamber 201 through the MFC 241c, the valve 243c, and the nozzle 249c. To be done. The O-containing gas acts as an oxidizing gas, that is, an O source. As the O-containing gas, for example, oxygen (O 2 ) gas can be used.
ガス供給管232d〜232fからは、不活性ガスとして、例えば、窒素(N2)ガスが、それぞれMFC241d〜241f、バルブ243d〜243f、ガス供給管232a〜232c、ノズル249a〜249cを介して処理室201内へ供給される。N2ガスは、パージガス、キャリアガスとして作用し、さらに、ウエハ200上に形成する膜の面内膜厚分布を制御する膜厚分布制御ガスとして作用する。 From the gas supply pipes 232d to 232f, as an inert gas, for example, nitrogen (N 2 ) gas is passed through the MFCs 241d to 241f, the valves 243d to 243f, the gas supply pipes 232a to 232c, and the nozzles 249a to 249c, respectively. It is supplied into 201. The N 2 gas acts as a purge gas and a carrier gas, and further acts as a film thickness distribution control gas for controlling the in-plane film thickness distribution of the film formed on the wafer 200.
主に、ガス供給管232a、MFC241a、バルブ243aにより、原料供給系が構成される。また、主に、ガス供給管232b、MFC241b、バルブ243bにより、第1反応体供給系が構成される。また、主に、ガス供給管232c、MFC241c、バルブ243cにより、第2反応体供給系が構成される。また、主に、ガス供給管232d〜232f、MFC241d〜241f、バルブ243d〜243fにより、不活性ガス供給系が構成される。 A raw material supply system is mainly configured by the gas supply pipe 232a, the MFC 241a, and the valve 243a. The first reactant supply system is mainly configured by the gas supply pipe 232b, the MFC 241b, and the valve 243b. Further, the second reactant supply system is mainly configured by the gas supply pipe 232c, the MFC 241c, and the valve 243c. An inert gas supply system is mainly configured by the gas supply pipes 232d to 232f, the MFCs 241d to 241f, and the valves 243d to 243f.
上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ243a〜243fやMFC241a〜241f等が集積されてなる集積型供給システム248として構成されていてもよい。集積型供給システム248は、ガス供給管232a〜232fのそれぞれに対して接続され、ガス供給管232a〜232f内への各種ガスの供給動作、すなわち、バルブ243a〜243fの開閉動作やMFC241a〜241fによる流量調整動作等が、後述するコントローラ121によって制御されるように構成されている。集積型供給システム248は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されており、ガス供給管232a〜232f等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム248のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。 Any or all of the various supply systems described above may be configured as an integrated supply system 248 in which valves 243a to 243f and MFCs 241a to 241f are integrated. The integrated supply system 248 is connected to each of the gas supply pipes 232a to 232f and supplies various gases into the gas supply pipes 232a to 232f, that is, the opening and closing operations of the valves 243a to 243f and the MFCs 241a to 241f. The flow rate adjusting operation and the like are configured to be controlled by the controller 121 described later. The integrated type supply system 248 is configured as an integrated type or a divided type integrated unit, and can be attached to and detached from the gas supply pipes 232a to 232f in units of integrated units. It is configured so that maintenance, replacement, expansion, etc. can be performed in units of integrated units.
反応管203の側壁下方には、処理室201内の雰囲気を排気する排気口231aが設けられている。排気口231aには排気管231が接続されている。排気管231には、処理室201内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサ245および圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ244を介して、真空排気装置としての真空ポンプ246が接続されている。APCバルブ244は、真空ポンプ246を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室201内の真空排気および真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ246を作動させた状態で、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室201内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管231、APCバルブ244、圧力センサ245により、排気系が構成される。真空ポンプ246を排気系に含めて考えてもよい。 An exhaust port 231a for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201 is provided below the side wall of the reaction tube 203. An exhaust pipe 231 is connected to the exhaust port 231a. Through the exhaust pipe 231, a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) for detecting the pressure in the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 244 as a pressure regulator (pressure regulator) are provided. A vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected. The APC valve 244 can perform vacuum evacuation and vacuum evacuation in the processing chamber 201 by opening and closing the valve while the vacuum pump 246 is operating, and further, with the vacuum pump 246 operating The pressure inside the processing chamber 201 can be adjusted by adjusting the valve opening degree based on the pressure information detected by the pressure sensor 245. An exhaust system is mainly configured by the exhaust pipe 231, the APC valve 244, and the pressure sensor 245. The vacuum pump 246 may be included in the exhaust system.
マニホールド209の下方には、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は、例えばSUS等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には、マニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリング220bが設けられている。シールキャップ219の下方には、後述するボート217を回転させる回転機構267が設置されている。回転機構267の回転軸255は、シールキャップ219を貫通してボート217に接続されている。回転機構267は、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。シールキャップ219は、反応管203の外部に設置された昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ115は、シールキャップ219を昇降させることで、ボート217すなわちウエハ200を処理室201内外に搬入および搬出する搬送装置(搬送機構)として構成されている。また、マニホールド209の下方には、ボートエレベータ115によりシールキャップ219を降下させている間、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ219sが設けられている。シャッタ219sは、例えばSUS等の金属からなり、円盤状に形成されている。シャッタ219sの上面には、マニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリング220cが設けられている。シャッタ219sの開閉動作(昇降動作や回動動作等)は、シャッタ開閉機構115sにより制御される。 Below the manifold 209, a seal cap 219 is provided as a furnace port cover capable of airtightly closing the lower end opening of the manifold 209. The seal cap 219 is made of a metal such as SUS and has a disk shape. On the upper surface of the seal cap 219, an O-ring 220b as a seal member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided. Below the seal cap 219, a rotation mechanism 267 for rotating the boat 217 described later is installed. The rotating shaft 255 of the rotating mechanism 267 penetrates the seal cap 219 and is connected to the boat 217. The rotation mechanism 267 is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217. The seal cap 219 is configured to be vertically moved up and down by a boat elevator 115 as an elevating mechanism installed outside the reaction tube 203. The boat elevator 115 is configured as a transfer device (transfer mechanism) that moves the boat 217, that is, the wafer 200 in and out of the processing chamber 201 by moving the seal cap 219 up and down. Further, below the manifold 209, there is provided a shutter 219s as a furnace port cover capable of airtightly closing the lower end opening of the manifold 209 while the seal cap 219 is being lowered by the boat elevator 115. The shutter 219s is made of a metal such as SUS and has a disk shape. On the upper surface of the shutter 219s, an O-ring 220c as a sealing member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided. The opening/closing operation (elevating operation, rotating operation, etc.) of the shutter 219s is controlled by the shutter opening/closing mechanism 115s.
基板支持具としてのボート217は、複数枚、例えば25〜200枚のウエハ200を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート217は、例えば石英やSiC等の耐熱性材料からなる。ボート217の下部には、例えば石英やSiC等の耐熱性材料からなる断熱板218が多段に支持されている。 The boat 217 as a substrate support is configured to support a plurality of wafers 200, for example, 25 to 200 wafers 200 in a horizontal posture and in a vertical direction with the centers thereof aligned with each other in a vertical direction, that is, It is configured to be arranged at intervals. The boat 217 is made of a heat resistant material such as quartz or SiC. Below the boat 217, a plurality of heat insulating plates 218 made of a heat resistant material such as quartz or SiC are supported in multiple stages.
反応管203内には、温度検出器としての温度センサ263が設置されている。温度センサ263により検出された温度情報に基づきヒータ207への通電具合を調整することで、処理室201内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ263は、反応管203の内壁に沿って設けられている。 A temperature sensor 263 as a temperature detector is installed in the reaction tube 203. The temperature inside the processing chamber 201 has a desired temperature distribution by adjusting the degree of energization to the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263. The temperature sensor 263 is provided along the inner wall of the reaction tube 203.
図3に示すように、制御部(制御手段)であるコントローラ121は、CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶装置121c、I/Oポート121dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM121b、記憶装置121c、I/Oポート121dは、内部バス121eを介して、CPU121aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ121には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。 As shown in FIG. 3, the controller 121, which is a control unit (control means), is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I/O port 121d. Has been done. The RAM 121b, the storage device 121c, and the I/O port 121d are configured to be able to exchange data with the CPU 121a via the internal bus 121e. An input/output device 122 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 121.
記憶装置121cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置121c内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する成膜処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する成膜処理における各手順をコントローラ121に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。RAM121bは、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。 The storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like. In the storage device 121c, a control program for controlling the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe in which a procedure and conditions of a film forming process, which will be described later, and the like are readablely stored. The process recipe is a combination that causes the controller 121 to execute each procedure in the film forming process described below and obtains a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, process recipes, control programs, and the like are collectively referred to simply as programs. In addition, the process recipe is also simply referred to as a recipe. When the word program is used in this specification, it may include only the recipe alone, the control program alone, or both of them. The RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs and data read by the CPU 121a are temporarily stored.
I/Oポート121dは、上述のMFC241a〜241f、バルブ243a〜243f、圧力センサ245、APCバルブ244、真空ポンプ246、温度センサ263、ヒータ207、回転機構267、ボートエレベータ115、シャッタ開閉機構115s等に接続されている。 The I/O port 121d includes the MFCs 241a to 241f, the valves 243a to 243f, the pressure sensor 245, the APC valve 244, the vacuum pump 246, the temperature sensor 263, the heater 207, the rotating mechanism 267, the boat elevator 115, the shutter opening/closing mechanism 115s, and the like. It is connected to the.
CPU121aは、記憶装置121cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置122からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置121cからレシピを読み出すように構成されている。CPU121aは、読み出したレシピの内容に沿うように、MFC241a〜241fによる各種ガスの流量調整動作、バルブ243a〜243fの開閉動作、APCバルブ244の開閉動作および圧力センサ245に基づくAPCバルブ244による圧力調整動作、真空ポンプ246の起動および停止、温度センサ263に基づくヒータ207の温度調整動作、回転機構267によるボート217の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ115によるボート217の昇降動作、シャッタ開閉機構115sによるシャッタ219sの開閉動作等を制御するように構成されている。 The CPU 121a is configured to read and execute a control program from the storage device 121c, and read a recipe from the storage device 121c in response to an input of an operation command from the input/output device 122. The CPU 121a adjusts the flow rates of various gases by the MFCs 241a to 241f, opens and closes the valves 243a to 243f, opens and closes the APC valve 244, and adjusts the pressure by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245 so as to follow the contents of the read recipe. Operation, start and stop of the vacuum pump 246, temperature adjustment operation of the heater 207 based on the temperature sensor 263, rotation and rotation speed adjustment operation of the boat 217 by the rotation mechanism 267, up/down operation of the boat 217 by the boat elevator 115, shutter opening/closing mechanism 115s. Is configured to control the opening/closing operation of the shutter 219s.
コントローラ121は、外部記憶装置(例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、CD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリ等の半導体メモリ)123に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置121cや外部記憶装置123は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置121c単体のみを含む場合、外部記憶装置123単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置123を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。 The controller 121 installs the above program stored in an external storage device (for example, a magnetic disk such as a hard disk, an optical disk such as a CD, a magneto-optical disk such as an MO, and a semiconductor memory such as a USB memory) 123 into a computer. It can be configured by. The storage device 121c and the external storage device 123 are configured as a computer-readable recording medium. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. When the term “recording medium” is used in this specification, it may include only the storage device 121c alone, may include only the external storage device 123 alone, or may include both of them. The program may be provided to the computer using communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 123.
(2)成膜処理
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ200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。
(2) Film Forming Process As an example of a semiconductor device manufacturing process using the substrate processing apparatus described above, a sequence example of forming a film on a wafer 200 as a substrate will be described with reference to FIG. In the following description, the operation of each part of the substrate processing apparatus is controlled by the controller 121.
図4に示す成膜シーケンスは、
ウエハ200対してノズル249aよりHCDSガスを供給し排気口231aより排気するステップ1と、
ウエハ200に対してノズル249aよりも排気口231aから遠い側に配置されたノズル249bよりTEAガスを供給し排気口231aより排気するステップ2と、
ウエハ200に対してノズル249bよりも排気口231aに近い側に配置されたノズル249cよりO2ガスを供給し排気口231aより排気するステップ3と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、ウエハ200上に、Si、O、CおよびNを含む膜、すなわち、シリコン酸炭窒化膜(SiOCN膜)を形成する。
The film forming sequence shown in FIG.
Step 1 of supplying the HCDS gas to the wafer 200 from the nozzle 249a and exhausting the HCDS gas from the exhaust port 231a;
Step 2 of supplying the TEA gas from the nozzle 249b arranged farther from the exhaust port 231a than the nozzle 249a to the wafer 200 and exhausting the TEA gas from the exhaust port 231a.
Step 3 of supplying O 2 gas from the nozzle 249c arranged closer to the exhaust port 231a than the nozzle 249b with respect to the wafer 200 and exhausting it from the exhaust port 231a;
A film containing Si, O, C, and N, that is, a silicon oxycarbonitride film (SiOCN film) is formed on the wafer 200 by performing a cycle in which is not performed at a predetermined number of times.
また、図4に示す成膜シーケンスでは、HCDSガス供給時に、ノズル249bより供給するN2ガスの流量と、ノズル249cより供給するN2ガスの流量と、ノズル249aより供給するN2ガスの流量と、のバランスを制御することで、ウエハ200上に形成するSiOCN膜のウエハ面内膜厚分布(以下、単に面内膜厚分布ともいう)を制御する。 Further, in the film-forming sequence shown in FIG. 4, when HCDS gas supply, and the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 b, and the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 c, the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249a By controlling the balance between and, the in-wafer film thickness distribution of the SiOCN film formed on the wafer 200 (hereinafter, also simply referred to as in-plane film thickness distribution) is controlled.
ここでは一例として、HCDSガス供給時に、ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量よりも大きくすることで、SiOCN膜の面内膜厚分布を、図4の右側に示すような、ウエハ200の中央部で最も厚く、周縁部に近づくにつれて徐々に薄くなる分布(以下、中央凸分布とも称する)とする例について説明する。なお、表面に凹凸構造が作り込まれていない表面積の小さなベアウエハ上に中央凸分布の膜を形成することができれば、表面に微細な凹凸構造が作り込まれた表面積の大きなパターンウエハ上に、中央から周縁にわたって膜厚変化の少ない平坦な膜厚分布(以下、フラット分布とも称する)を有する膜を形成することが可能となる。 Here, as an example, when HCDS gas supply, the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 b, is made larger than the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249a, the in-plane film thickness distribution of the SiOCN film, FIG. An example will be described in which the distribution is thickest at the central portion of the wafer 200 and gradually becomes thinner toward the peripheral portion (hereinafter, also referred to as central convex distribution), as shown on the right side of FIG. In addition, if a film with a central convex distribution can be formed on a bare wafer with a small surface area where no uneven structure is formed on the surface, it is possible to form a central pattern on a patterned wafer with a large surface area where a fine uneven structure is formed on the surface. It is possible to form a film having a flat film thickness distribution (hereinafter, also referred to as flat distribution) with a small film thickness change from the periphery to the periphery.
本明細書では、図4に示す成膜シーケンスを、便宜上、以下のように示すこともある。以下の変形例の説明においても、同様の表記を用いることとする。 In this specification, the film formation sequence shown in FIG. 4 may be referred to as follows for convenience. The same notation will be used in the description of the modified examples below.
(HCDS→TEA→O2)×n ⇒ SiOCN (HCDS→TEA→O 2 )×n ⇒ SiOCN
なお、図4に示す成膜シーケンスを行う場合、処理条件によっては、ウエハ200上に、Si、OおよびCを含むN非含有の膜、すなわち、シリコン酸炭化膜(SiOC膜)を形成することもできる。以下では、ウエハ200としてベアウエハを用い、この上にSiOCN膜を形成する例について説明するが、本発明はこの例示に限定されるものではない。 When the film forming sequence shown in FIG. 4 is performed, a N-free film containing Si, O and C, that is, a silicon oxycarbide film (SiOC film) may be formed on the wafer 200 depending on the processing conditions. Can also Hereinafter, an example in which a bare wafer is used as the wafer 200 and a SiOCN film is formed thereon will be described, but the present invention is not limited to this example.
本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。 When the term “wafer” is used in this specification, it may mean the wafer itself or a laminate of the wafer and a predetermined layer or film formed on the surface thereof. When the term "wafer surface" is used herein, it may mean the surface of the wafer itself or the surface of a predetermined layer or the like formed on the wafer. In the present specification, the description of “forming a predetermined layer on a wafer” means forming a predetermined layer directly on the surface of the wafer itself, a layer formed on the wafer, etc. It may mean that a predetermined layer is formed on. In this specification, the term “substrate” is also synonymous with the term “wafer”.
(ウエハチャージおよびボートロード)
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、シャッタ開閉機構115sによりシャッタ219sが移動させられて、マニホールド209の下端開口が開放される(シャッタオープン)。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220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。
(Wafer charge and boat load)
When a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 217 (wafer charge), the shutter opening/closing mechanism 115s moves the shutter 219s to open the lower end opening of the manifold 209 (shutter open). Thereafter, as shown in FIG. 1, the boat 217 supporting the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201 (boat loading). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the manifold 209 via the O-ring 220b.
(圧力・温度調整ステップ)
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によって処理室201内が真空排気(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。また、処理室201内のウエハ200が所望の処理温度となるように、ヒータ207によって処理室201内が加熱される。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。また、回転機構267によるウエハ200の回転を開始する。処理室201内の排気、加熱、ウエハ200の回転は、いずれも、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。
(Pressure/temperature adjustment step)
The processing chamber 201 is evacuated (decompressed) by the vacuum pump 246 so that the inside of the processing chamber 201, that is, the space where the wafer 200 is present has a desired pressure (vacuum degree). At this time, the pressure inside the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the APC valve 244 is feedback-controlled based on the measured pressure information. Further, the inside of the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so that the wafer 200 in the processing chamber 201 has a desired processing temperature. At this time, the power supply to the heater 207 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. Further, the rotation of the wafer 200 by the rotation mechanism 267 is started. The exhaust of the processing chamber 201, the heating, and the rotation of the wafer 200 are all continuously performed at least until the processing on the wafer 200 is completed.
(成膜ステップ)
その後、次のステップ1〜3を順次実行する。
(Film forming step)
Then, the following steps 1 to 3 are sequentially executed.
[ステップ1]
このステップでは、処理室201内のウエハ200に対してHCDSガスを供給し排気口231aより排気する。
[Step 1]
In this step, the HCDS gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201 and exhausted through the exhaust port 231a.
具体的には、バルブ243aを開き、ガス供給管232a内へHCDSガスを流す。HCDSガスは、MFC241aにより流量調整され、ノズル249aを介して処理室201内へ供給され、排気口231aより排気される。このとき、ウエハ200に対してHCDSガスが供給される。このとき同時にバルブ243d〜243fを開き、ガス供給管232d〜232f内へN2ガスを流す。N2ガスは、MFC241d〜241fにより流量調整され、ノズル249a〜249cを介して処理室201内へ供給され、排気口231aより排気される。 Specifically, the valve 243a is opened to flow the HCDS gas into the gas supply pipe 232a. The flow rate of the HCDS gas is adjusted by the MFC 241a, is supplied into the processing chamber 201 via the nozzle 249a, and is exhausted from the exhaust port 231a. At this time, the HCDS gas is supplied to the wafer 200. At this time, the valves 243d to 243f are simultaneously opened, and the N 2 gas is caused to flow into the gas supply pipes 232d to 232f. The flow rate of the N 2 gas is adjusted by the MFCs 241d to 241f, is supplied into the processing chamber 201 via the nozzles 249a to 249c, and is exhausted from the exhaust port 231a.
このとき、ノズル249aより供給するHCDSガスの供給流量は、例えば1〜2000sccm、好ましくは10〜1000sccmの範囲内の所定の流量とする。ノズル249aより供給するN2ガスの供給流量は、例えば500〜2000sccmの範囲内の所定の流量とする。HCDSガスの供給時間は、例えば1〜120秒、好ましくは1〜60秒の範囲内の所定の時間とする。処理室201内の圧力は、例えば1〜2666Pa、好ましくは67〜1333Paの範囲内の所定の圧力とする。ウエハ200の温度(成膜温度)は、例えば250〜800℃、好ましくは400〜750℃、より好ましくは550〜700℃の範囲内の所定の温度とする。 At this time, the supply flow rate of the HCDS gas supplied from the nozzle 249a is, for example, a predetermined flow rate within the range of 1 to 2000 sccm, preferably 10 to 1000 sccm. The supply flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a is, for example, a predetermined flow rate within the range of 500 to 2000 sccm. The supply time of the HCDS gas is, for example, 1 to 120 seconds, and preferably a predetermined time within the range of 1 to 60 seconds. The pressure in the processing chamber 201 is, for example, a predetermined pressure within the range of 1 to 2666 Pa, preferably 67 to 1333 Pa. The temperature of the wafer 200 (film forming temperature) is, for example, a predetermined temperature in the range of 250 to 800° C., preferably 400 to 750° C., and more preferably 550 to 700° C.
成膜温度が250℃未満となると、ウエハ200上にHCDSが化学吸着しにくくなり、実用的な成膜速度が得られなくなることがある。成膜温度を250℃以上とすることで、これを解消することが可能となる。成膜温度を400℃以上、さらには550℃以上とすることで、ウエハ200上にHCDSをより充分に吸着させることが可能となり、より充分な成膜速度が得られるようになる。 If the film forming temperature is less than 250° C., HCDS is less likely to be chemically adsorbed on the wafer 200, and a practical film forming rate may not be obtained. This can be eliminated by setting the film forming temperature to 250° C. or higher. By setting the film forming temperature to 400° C. or higher, and further to 550° C. or higher, HCDS can be more sufficiently adsorbed on the wafer 200, and a more sufficient film forming rate can be obtained.
成膜温度が800℃を超えると、過剰な気相反応が生じ、膜厚均一性が悪化しやすくなり、その制御が困難となってしまう。成膜温度を800℃以下とすることで、適正な気相反応を生じさせ、膜厚均一性の悪化を抑制でき、その制御が可能となる。特に成膜温度を750℃以下、さらには700℃以下とすることで、気相反応よりも表面反応が優勢になり、膜厚均一性を確保しやすくなり、その制御が容易となる。 When the film forming temperature exceeds 800° C., an excessive gas phase reaction occurs, the film thickness uniformity is likely to deteriorate, and the control thereof becomes difficult. By setting the film forming temperature to 800° C. or lower, an appropriate gas phase reaction is caused, the deterioration of the film thickness uniformity can be suppressed, and the control thereof can be performed. In particular, by setting the film forming temperature to 750° C. or lower, and further 700° C. or lower, the surface reaction becomes more dominant than the gas phase reaction, the film thickness uniformity can be easily ensured, and the control thereof can be facilitated.
上述の条件下でウエハ200に対してHCDSガスを供給することにより、ウエハ200の最表面上に、第1層(初期層)として、例えば1原子層未満から数原子層(1分子層未満から数分子層)程度の厚さのClを含むSi含有層が形成される。Clを含むSi含有層は、Clを含むSi層であってもよいし、HCDSの吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。 By supplying the HCDS gas to the wafer 200 under the above-mentioned conditions, the first layer (initial layer), for example, from less than 1 atomic layer to several atomic layers (from less than 1 molecular layer) is provided on the outermost surface of the wafer 200. A Si-containing layer containing Cl having a thickness of several molecular layers) is formed. The Si-containing layer containing Cl may be a Si layer containing Cl, may be an HCDS adsorption layer, or may include both of them.
Clを含むSi層とは、Siにより構成されClを含む連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできるClを含むSi薄膜をも含む総称である。Clを含むSi層を構成するSiは、Clとの結合が完全に切れていないものの他、Clとの結合が完全に切れているものも含む。 The Si layer containing Cl is a general term including a continuous layer formed of Si and containing Cl, a discontinuous layer, and a Si thin film containing Cl formed by overlapping these layers. Si that constitutes the Si layer containing Cl includes not only those whose bond with Cl is not completely broken but also those whose bond with Cl is completely broken.
HCDSの吸着層は、HCDS分子で構成される連続的な吸着層の他、不連続な吸着層をも含む。HCDSの吸着層を構成するHCDS分子は、SiとClとの結合が一部切れたものも含む。すなわち、HCDSの吸着層は、HCDSの物理吸着層であってもよいし、HCDSの化学吸着層であってもよいし、それらの両方を含んでいてもよい。 The HCDS adsorption layer includes a discontinuous adsorption layer as well as a continuous adsorption layer composed of HCDS molecules. The HCDS molecules forming the HCDS adsorption layer include those in which the bond between Si and Cl is partially broken. That is, the adsorption layer of HCDS may be a physical adsorption layer of HCDS, a chemical adsorption layer of HCDS, or both of them.
ここで、1原子層(分子層)未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層(分子層)のことを意味しており、1原子層(分子層)の厚さの層とは連続的に形成される原子層(分子層)のことを意味している。Clを含むSi含有層は、Clを含むSi層とHCDSの吸着層との両方を含み得る。但し、便宜上、Clを含むSi含有層については「1原子層」、「数原子層」等の表現を用いて表すこととし、「原子層」を「分子層」と同義で用いる場合もある。 Here, a layer having a thickness less than one atomic layer (molecular layer) means an atomic layer (molecular layer) formed discontinuously, and a layer having a thickness of one atomic layer (molecular layer). Means an atomic layer (molecular layer) formed continuously. The Si-containing layer containing Cl may include both a Si layer containing Cl and an adsorption layer of HCDS. However, for convenience, the Si-containing layer containing Cl will be expressed by using expressions such as “one atomic layer” and “several atomic layers”, and “atomic layer” may be used synonymously with “molecular layer”.
HCDSガスが自己分解(熱分解)する条件下では、ウエハ200上にSiが堆積することでClを含むSi層が形成される。HCDSガスが自己分解(熱分解)しない条件下では、ウエハ200上にHCDSが吸着することでHCDSの吸着層が形成される。ウエハ200上にHCDSの吸着層を形成するよりも、ウエハ200上にClを含むSi層を形成する方が、成膜レートを高くすることができる点では、好ましい。以下、Clを含むSi含有層を、便宜上、単に、Si含有層とも称する。 Under the condition that the HCDS gas self-decomposes (thermally decomposes), Si is deposited on the wafer 200 to form a Si layer containing Cl. Under the condition that the HCDS gas does not undergo self-decomposition (thermal decomposition), HCDS is adsorbed on the wafer 200 to form an HCDS adsorption layer. It is preferable to form the Si layer containing Cl on the wafer 200 rather than forming the HCDS adsorption layer on the wafer 200 because the film formation rate can be increased. Hereinafter, the Si-containing layer containing Cl is simply referred to as a Si-containing layer for convenience.
第1層の厚さが数原子層を超えると、後述するステップ2,3での改質の作用が第1層の全体に届かなくなる。また、第1層の厚さの最小値は1原子層未満である。よって、第1層の厚さは1原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。第1層の厚さを1原子層以下、すなわち、1原子層または1原子層未満とすることで、後述するステップ2,3での改質の作用を相対的に高めることができ、ステップ2,3での改質に要する時間を短縮することができる。ステップ1での第1層の形成に要する時間を短縮することもできる。結果として、1サイクルあたりの処理時間を短縮することができ、トータルでの処理時間を短縮することも可能となる。すなわち、成膜レートを高くすることも可能となる。また、第1層の厚さを1原子層以下とすることで、膜厚均一性の制御性を高めることも可能となる。 When the thickness of the first layer exceeds several atomic layers, the modification action in steps 2 and 3 described later cannot reach the entire first layer. Moreover, the minimum value of the thickness of the first layer is less than one atomic layer. Therefore, the thickness of the first layer is preferably less than one atomic layer to several atomic layers. By setting the thickness of the first layer to be 1 atomic layer or less, that is, 1 atomic layer or less than 1 atomic layer, the action of modification in steps 2 and 3 described later can be relatively enhanced. , 3 can be shortened. The time required to form the first layer in step 1 can also be shortened. As a result, the processing time per cycle can be shortened, and the total processing time can also be shortened. That is, it is possible to increase the film forming rate. Further, by controlling the thickness of the first layer to be one atomic layer or less, it becomes possible to enhance the controllability of the film thickness uniformity.
なお、本実施形態では、HCDSガス供給時に、ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量よりも大きくする。 In the present embodiment, the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249b is made higher than the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a when the HCDS gas is supplied.
ノズル249b,249aより供給するN2ガスの流量バランスをこのように設定することで、反応管203の内壁とウエハ200との間の平面視において円環状の空間(以下、単に「円環状の空間」とも称する)の圧力を、ウエハ配列領域内の圧力、すなわち、ウエハ200間の空間における圧力よりも大きくすることができる。結果として、円環状の空間へのHCDSガスの流出を抑制するとともに、ウエハ200間の空間へのHCDSガスの供給を促進させ、ウエハ200の中心部へのHCDSガスの供給量を増加させることが可能となる。また、円環状の空間におけるHCDSガスの分圧(濃度)を低下させ、ウエハ200の周縁部へのHCDSガスの供給量を減少させることも可能となる。結果として、ウエハ200の面内における第1層の厚さ分布、ひいては、ウエハ200上に形成されるSiOCN膜の面内膜厚分布を、上述の中央凸分布とすることが可能となる。以後、このような膜厚分布制御を、中央凸分布制御とも称する。 By setting the flow rate balance of the N 2 gas supplied from the nozzles 249b and 249a in this way, an annular space between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200 (hereinafter, simply referred to as “an annular space”). (Also referred to as “”) can be greater than the pressure in the wafer array region, that is, the pressure in the space between the wafers 200. As a result, it is possible to suppress the outflow of the HCDS gas into the annular space, promote the supply of the HCDS gas to the space between the wafers 200, and increase the supply amount of the HCDS gas to the central portion of the wafers 200. It will be possible. It is also possible to reduce the partial pressure (concentration) of the HCDS gas in the annular space and reduce the supply amount of the HCDS gas to the peripheral portion of the wafer 200. As a result, the thickness distribution of the first layer in the plane of the wafer 200, and further, the in-plane thickness distribution of the SiOCN film formed on the wafer 200, can be the central convex distribution described above. Hereinafter, such film thickness distribution control is also referred to as central convex distribution control.
なお、この効果は、ノズル249bより供給するN2ガスの流量を大きくするほど強くなる。例えば、ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するHCDSガスの流量とN2ガスの流量との合計流量よりも大きくすることで、上述の中央凸分布を確実に実現することが可能となる。また、この効果は、ノズル249bの位置を排気口231aの位置から遠ざけるほど強くなり、ノズル249bと排気口231aとがウエハ200の中心を挟んで一直線上に対向する場合に極大となる。なお、この効果は、ノズル249bの位置をノズル249aの位置から遠ざけるほど効果的に得られ、例えば、図2に示すように、ノズル249bを、ウエハ200の中心を挟んでノズル249aと対向する位置に配置する場合に、より効果的に得られることとなる。 Note that this effect becomes stronger as the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249b is increased. For example, by setting the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249b to be greater than the total flow rate of the HCDS gas supplied from the nozzle 249a and the flow rate of the N 2 gas, the central convex distribution described above is reliably realized. It becomes possible. Further, this effect becomes stronger as the position of the nozzle 249b is moved away from the position of the exhaust port 231a, and becomes maximum when the nozzle 249b and the exhaust port 231a face each other across the center of the wafer 200 in a straight line. Note that this effect is more effectively obtained as the position of the nozzle 249b is farther from the position of the nozzle 249a. For example, as shown in FIG. 2, the nozzle 249b faces the nozzle 249a with the center of the wafer 200 interposed therebetween. It is possible to obtain it more effectively when arranging in.
図4に示す成膜シーケンスでは、HCDSガス供給時に、ノズル249bからだけでなく、ノズル249cからも、ノズル249aより供給するN2ガスの流量よりも大きな流量でN2ガスを供給する。これにより、上述の円環状の空間の圧力をさらに高めることができる。また、複数本のノズルを用いて周方向において異なる複数箇所から大きな流量でN2ガスを供給することにより、上述の円環状の空間の圧力を、周方向にわたってより均一に上昇させることが可能となる。これらの結果、上述の中央凸分布の実現がさらに容易となる。図4は、ノズル249bから供給するN2ガスの流量と、ノズル249cから供給するN2ガスの流量と、を同等とする例を示している。 In the film formation sequence shown in FIG. 4, when HCDS gas supply, not only from the nozzle 249 b, from the nozzles 249 c, supplying a N 2 gas at high flow rate than the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249a. This can further increase the pressure in the annular space. Further, by supplying N 2 gas at a large flow rate from a plurality of different locations in the circumferential direction using a plurality of nozzles, it is possible to more uniformly increase the pressure in the annular space described above in the circumferential direction. Become. As a result, it becomes easier to realize the above-described central convex distribution. Figure 4 is a flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 b, and the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 c, a shows an example of equivalent.
但し、上述したように、ノズル249cは、ノズル249bよりも、排気口231aに近い位置に配置されている。ノズル249cより供給されたN2ガスは、ノズル249bより供給されるN2ガスに比べて処理室201内における滞留時間が短く、その多くが短時間のうちに排気口231aから排気されてしまう。ノズル249cより供給するN2ガスは、ノズル249bより供給するN2ガスと比べ、ウエハ200上に形成される膜の面内膜厚分布に対する影響力が弱いといえる。言い換えれば、ノズル249bより供給するN2ガスの流量をノズル249cより供給するN2ガスの流量以上の流量とする方が、これらの流量の大小関係を逆にするよりも、上述の中央凸分布制御を効率的に実現可能であるということでもある。ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249cより供給するN2ガスの流量と同等とするか、或いは大きくすることで、同様の中央凸分布制御を、少ないN2ガスの消費量で、低コストに実現することが可能となるのである。HCDSガス供給時に、ノズル249bからのN2ガスの供給を不実施とし、ノズル249cより供給するN2ガスの流量を非常に大きな流量とすることによって、上述の中央凸分布制御を実現することは、理論的には可能であるとも考えられる。しかしながら、ノズル249cより供給されたN2ガスは、その多くが、上述の面内膜厚分布制御に寄与する間もなく排気口231aから排気されてしまうことを考えると、この代替手法で中央凸分布の度合いを大きくしようとすること(中央部と周縁部とで膜厚差を大きくしようとすること)は、本実施形態の手法に比べて非常に高コストであって、現実性に欠けるといえる。 However, as described above, the nozzle 249c is arranged closer to the exhaust port 231a than the nozzle 249b. The N 2 gas supplied from the nozzle 249c has a shorter residence time in the processing chamber 201 than the N 2 gas supplied from the nozzle 249b, and most of it is exhausted from the exhaust port 231a in a short time. N 2 gas supplied from the nozzle 249c is compared with the N 2 gas supplied from the nozzle 249 b, influence on the in-plane film thickness distribution of the film formed on the wafer 200 can be said to be weak. In other words, better to the flow rate of N 2 gas and N 2 gas at a flow rate or flow rate supplied from the nozzle 249c for supplying the nozzle 249b is than to reverse these flow magnitude relationship between the central convex distribution described above It also means that control can be realized efficiently. The flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 b, or N 2 equivalent to the flow rate of the gas supplied from the nozzle 249 c, or to be at increased, the same central convex distribution control, in the consumption of less N 2 gas It is possible to realize at low cost. When the HCDS gas is supplied, the N 2 gas is not supplied from the nozzle 249b, and the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249c is set to a very large flow rate, so that the above central convex distribution control cannot be realized. , Theoretically possible. However, considering that most of the N 2 gas supplied from the nozzle 249c is exhausted from the exhaust port 231a immediately before it contributes to the above-described in-plane film thickness distribution control, the central convex distribution of this alternative method is used. It can be said that trying to increase the degree (increasing the film thickness difference between the central portion and the peripheral portion) is extremely expensive as compared with the method of the present embodiment, and lacks in reality.
N2ガスの流量バランスを本実施形態のように設定する場合、HCDS供給時にノズル249bより供給するN2ガスの流量は、HCDS非供給時にノズル249bより供給するN2ガスの流量よりも大きくなる。例えば、HCDS供給時にノズル249bより供給するN2ガスの流量は、ステップ2におけるTEAガス供給時にノズル249bより供給するN2ガスの流量よりも大きくなり、また、ステップ3におけるO2ガス供給時にノズル249bより供給するN2ガスの流量よりも大きくなる。なお、後述するように、ステップ1〜3のそれぞれにおいては、処理室201内からHCDSガス、TEAガス、O2ガスを排気し、処理室201内へパージガスとしてのN2ガスを供給するパージステップを行う。N2ガスの流量バランスを上述のように設定する場合、HCDS供給時にノズル249bより供給するN2ガスの流量は、処理室201内のパージ時にノズル249bより供給するN2ガス、すなわち、パージガスとしてのN2ガスの流量よりも大きくなる。 When setting the flow balance of N 2 gas as in this embodiment, the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249b at HCDS supply is larger than the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249b at HCDS not supplied .. For example, the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249b at the time of supplying the HCDS is higher than the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249b at the time of supplying the TEA gas in step 2, and the nozzle is supplied at the time of supplying the O 2 gas in step 3. It becomes larger than the flow rate of N 2 gas supplied from 249b. As will be described later, in each of Steps 1 to 3, the HCDS gas, the TEA gas, and the O 2 gas are exhausted from the inside of the processing chamber 201, and the purge step of supplying N 2 gas as the purge gas into the processing chamber 201 is performed. I do. When setting the flow balance of N 2 gas as described above, the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249b at HCDS supplied, N 2 gas supplied from the nozzle 249b during purging of the process chamber 201, i.e., as a purge gas Is larger than the flow rate of N 2 gas.
ノズル249b,249cより供給するN2ガスの流量は、上述の流量バランスを満たすものとし、それぞれ、例えば3000〜6000sccmの範囲内の所定の流量とする。 The flow rates of the N 2 gas supplied from the nozzles 249b and 249c satisfy the above-mentioned flow rate balance, and are predetermined flow rates in the range of 3000 to 6000 sccm, respectively.
第1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。また、このとき、バルブ243d〜243fは開いたままとして、処理室201内へパージガスとしてのN2ガスを供給する(パージステップ)。各ガス供給管から供給するN2ガスの供給流量は、例えば500〜2000sccmの範囲内の流量とする。 After the first layer is formed, the valve 243a is closed and the supply of HCDS gas is stopped. At this time, with the APC valve 244 kept open, the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246, and the unreacted HCDS gas remaining in the processing chamber 201 or contributing to the formation of the first layer is treated with HCDS gas. Eliminate from within 201. At this time, the valves 243d to 243f are kept open and N 2 gas as a purge gas is supplied into the processing chamber 201 (purge step). The supply flow rate of the N 2 gas supplied from each gas supply pipe is, for example, within a range of 500 to 2000 sccm.
[ステップ2]
ステップ1が終了した後、処理室201内のウエハ200、すなわち、ウエハ200上に形成された第1層に対してTEAガスを供給し排気口231aより排気する。
[Step 2]
After step 1 is completed, the TEA gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201, that is, the first layer formed on the wafer 200, and is exhausted from the exhaust port 231a.
このステップでは、バルブ243b,243d〜243fの開閉制御を、ステップ1におけるバルブ243a,243d〜243fの開閉制御と同様の手順で行う。TEAガスは、MFC241bにより流量調整され、ノズル249bを介して処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してTEAガスが供給される。 In this step, the opening/closing control of the valves 243b and 243d to 243f is performed in the same procedure as the opening/closing control of the valves 243a and 243d to 243f in step 1. The flow rate of the TEA gas is adjusted by the MFC 241b, is supplied into the processing chamber 201 through the nozzle 249b, and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, the TEA gas is supplied to the wafer 200.
TEAガスの供給流量は、例えば200〜10000sccmの範囲内の所定の流量とする。TEAガスの供給時間は、例えば1〜120秒、好ましくは1〜60秒の範囲内の所定の時間とする。各ガス供給管から供給するN2ガスの供給流量は、例えば500〜2000sccmの範囲内の所定の流量とする。処理室201内の圧力は、例えば1〜5000Pa、好ましくは1〜4000Paの範囲内の所定の圧力とする。処理室201内の圧力をこのような比較的高い圧力帯とすることで、TEAガスをノンプラズマで熱的に活性化させることが可能となる。TEAガスは熱で活性化させて供給した方が、比較的ソフトな反応を生じさせることができ、後述する第2層の形成が容易となる。他の処理条件は、ステップ1と同様な処理条件とする。 The supply flow rate of the TEA gas is, for example, a predetermined flow rate within the range of 200 to 10,000 sccm. The supply time of the TEA gas is, for example, 1 to 120 seconds, and preferably a predetermined time within the range of 1 to 60 seconds. The supply flow rate of the N 2 gas supplied from each gas supply pipe is, for example, a predetermined flow rate within the range of 500 to 2000 sccm. The pressure in the processing chamber 201 is set to a predetermined pressure within the range of, for example, 1 to 5000 Pa, preferably 1 to 4000 Pa. By setting the pressure in the processing chamber 201 to such a relatively high pressure band, it becomes possible to thermally activate the TEA gas in a non-plasma manner. When the TEA gas is activated by heat and supplied, a relatively soft reaction can be caused and the formation of the second layer described later becomes easy. The other processing conditions are the same as those in step 1.
上述の条件下でウエハ200に対してTEAガスを供給することにより、ステップ1でウエハ200上に形成された第1層と、TEAガスと、を反応させることができる。それにより、第1層に含まれる複数のClのうち少なくとも一部のClを第1層から引き抜く(分離させる)とともに、TEAガスに含まれる複数のエチル基のうち少なくとも一部のエチル基をTEAガスから分離させることができる。そして、少なくとも一部のエチル基が分離したTEAガスのNと、第1層に含まれるSiと、を結合させて、Si−N結合を形成することが可能となる。また、TEAガスから分離したエチル基に含まれるCと、第1層に含まれるSiと、を結合させて、Si−C結合を形成することも可能となる。これらの結果、第1層中からClが脱離すると共に、第1層中に、C成分およびN成分が新たに取り込まれる。このように、第1層が改質されることで、ウエハ200上に、第2層として、Si、CおよびNを含む層、すなわち、シリコン炭窒化層(SiCN層)が形成される。 By supplying the TEA gas to the wafer 200 under the above-described conditions, the first layer formed on the wafer 200 in step 1 can be reacted with the TEA gas. As a result, at least a part of the Cl contained in the first layer is extracted (separated) from the first layer, and at least a part of the ethyl groups contained in the TEA gas is converted to TEA. It can be separated from the gas. Then, N of TEA gas in which at least a part of ethyl groups are separated and Si contained in the first layer can be bonded to each other to form a Si—N bond. It is also possible to form a Si—C bond by combining C contained in the ethyl group separated from the TEA gas and Si contained in the first layer. As a result, Cl is desorbed from the first layer, and C component and N component are newly taken into the first layer. In this way, by modifying the first layer, a layer containing Si, C, and N, that is, a silicon carbonitride layer (SiCN layer) is formed as the second layer on the wafer 200.
第2層を形成する際、第1層に含まれていたClや、TEAガスに含まれていたHは、TEAガスによる第1層の改質反応の過程において、ClおよびHの少なくともいずれかを含むガス状物質を構成し、排気管231を介して処理室201内から排出される。すなわち、第1層中のCl等の不純物は、第1層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第1層から分離する。これにより、第2層は、第1層に比べてCl等の不純物が少ない層となる。 When the second layer is formed, Cl contained in the first layer and H contained in the TEA gas are at least one of Cl and H in the process of the reforming reaction of the first layer by the TEA gas. And is discharged from the processing chamber 201 through the exhaust pipe 231. That is, impurities such as Cl in the first layer are separated from the first layer by being extracted or desorbed from the first layer. As a result, the second layer becomes a layer containing less impurities such as Cl than the first layer.
第2層が形成された後、バルブ243bを閉じ、TEAガスの供給を停止する。そして、ステップ1のパージステップと同様の処理手順、処理条件により、処理室201内に残留する未反応もしくは第2層の形成に寄与した後のTEAガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。 After the second layer is formed, the valve 243b is closed and the supply of TEA gas is stopped. Then, the TEA gas and reaction by-products remaining in the processing chamber 201 after contributing to the formation of the second layer are treated from the inside of the processing chamber 201 by the same processing procedure and processing conditions as the purging step of step 1. Exclude.
[ステップ3]
ステップ2が終了した後、処理室201内のウエハ200、すなわち、ウエハ200上に形成された第2層に対してO2ガスを供給し排気口231aより排気する。
[Step 3]
After step 2 is completed, O 2 gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201, that is, the second layer formed on the wafer 200, and exhausted from the exhaust port 231a.
このステップでは、バルブ243c,243d〜243fの開閉制御を、ステップ1におけるバルブ243a,243d〜243fの開閉制御と同様の手順で行う。O2ガスは、MFC241cにより流量調整され、ノズル249cを介して処理室201内へ供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してO2ガスが供給される。 In this step, the opening/closing control of the valves 243c, 243d to 243f is performed in the same procedure as the opening/closing control of the valves 243a, 243d to 243f in step 1. The flow rate of the O 2 gas is adjusted by the MFC 241c, is supplied into the processing chamber 201 through the nozzle 249c, and is exhausted from the exhaust pipe 231. At this time, O 2 gas is supplied to the wafer 200.
O2ガスの供給流量は、例えば100〜10000sccmの範囲内の所定の流量とする。O2ガスの供給時間は、例えば1〜120秒、好ましくは1〜60秒の範囲内の所定の時間とする。各ガス供給管から供給するN2ガスの供給流量は、例えば500〜2000sccmの範囲内の所定の流量とする。処理室201内の圧力は、例えば1〜4000Pa、好ましくは1〜3000Paの範囲内の所定の圧力とする。処理室201内の圧力をこのような比較的高い圧力帯とすることで、O2ガスをノンプラズマで熱的に活性化させることが可能となる。O2ガスは熱で活性化させて供給した方が、比較的ソフトな反応を生じさせることができ、後述する第3層の形成が容易となる。他の処理条件は、例えば、ステップ1と同様な処理条件とする。 The supply flow rate of the O 2 gas is, for example, a predetermined flow rate within the range of 100 to 10,000 sccm. The supply time of the O 2 gas is, for example, a predetermined time within a range of 1 to 120 seconds, preferably 1 to 60 seconds. The supply flow rate of the N 2 gas supplied from each gas supply pipe is, for example, a predetermined flow rate within the range of 500 to 2000 sccm. The pressure in the processing chamber 201 is, for example, a predetermined pressure within the range of 1 to 4000 Pa, preferably 1 to 3000 Pa. By setting the pressure in the processing chamber 201 to such a relatively high pressure band, it becomes possible to thermally activate the O 2 gas by non-plasma. When the O 2 gas is activated by heat and supplied, a relatively soft reaction can be caused and the formation of the third layer described later becomes easy. The other processing conditions are, for example, the same processing conditions as in step 1.
上述の条件下でウエハ200に対してO2ガスを供給することにより、第2層の少なくとも一部を改質(酸化)させることができる。すなわち、O2ガスに含まれていたO成分の少なくとも一部を第2層に添加させ、第2層中にSi−O結合を形成することができる。第2層が改質されることで、ウエハ200上に、第3層として、Si、O、CおよびNを含む層、すなわち、シリコン酸炭窒化層(SiOCN層)が形成される。第3層を形成する際、第2層に含まれていたC成分やN成分の少なくとも一部は、第2層から脱離することなく第2層中に維持される。 By supplying O 2 gas to the wafer 200 under the above-described conditions, at least a part of the second layer can be modified (oxidized). That is, at least a part of the O component contained in the O 2 gas can be added to the second layer to form a Si—O bond in the second layer. By modifying the second layer, a layer containing Si, O, C, and N, that is, a silicon oxycarbonitride layer (SiOCN layer) is formed as a third layer on the wafer 200. When forming the third layer, at least a part of the C component and the N component contained in the second layer is maintained in the second layer without being detached from the second layer.
第3層を形成する際、第2層に含まれていたClは、O2ガスによる改質反応の過程において、少なくともClを含むガス状物質を構成し、処理室201内から排出される。すなわち、第2層中のCl等の不純物は、第2層中から引き抜かれたり、脱離したりすることで、第2層から分離する。これにより、第3層は、第2層に比べてCl等の不純物が少ない層となる。 When forming the third layer, Cl contained in the second layer constitutes a gaseous substance containing at least Cl in the process of the reforming reaction with O 2 gas and is discharged from the inside of the processing chamber 201. That is, impurities such as Cl in the second layer are separated from the second layer by being extracted or desorbed from the second layer. As a result, the third layer becomes a layer containing less impurities such as Cl than the second layer.
第3層が形成された後、バルブ243cを閉じ、O2ガスの供給を停止する。そして、ステップ1のパージステップと同様の処理手順、処理条件により、処理室201内に残留する未反応もしくは第3層の形成に寄与した後のO2ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。 After the third layer is formed, the valve 243c is closed and the supply of O 2 gas is stopped. Then, according to the same processing procedure and processing conditions as those in the purging step of Step 1, the O 2 gas and the reaction by-product remaining in the processing chamber 201 after contributing to the formation of the unreacted or third layer are processed in the processing chamber 201. Eliminate from.
[所定回数実施]
ステップ1〜3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1回以上(n回)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SiOCN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第3層の厚さを所望の膜厚よりも薄くし、第3層を積層することで形成されるSiOCN膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
[Performed a predetermined number of times]
By performing Steps 1 to 3 non-simultaneously, that is, performing the cycle without synchronization at least once (n times), a SiOCN film having a predetermined composition and a predetermined film thickness can be formed on the wafer 200. The above cycle is preferably repeated multiple times. That is, the thickness of the third layer formed per cycle is made smaller than the desired film thickness, and the SiOCN film formed by stacking the third layers reaches the desired film thickness until It is preferred to repeat the above cycle multiple times.
原料としては、HCDSガスの他、モノクロロシラン(SiH3Cl、略称:MCS)ガス、ジクロロシラン(SiH2Cl2、略称:DCS)、トリクロロシラン(SiHCl3、略称:TCS)ガス、テトラクロロシラン(SiCl4、略称:STC)ガス、オクタクロロトリシラン(Si3Cl8、略称:OCTS)ガス等のクロロシラン原料ガスを用いることができる。 As a raw material, in addition to HCDS gas, monochlorosilane (SiH 3 Cl, abbreviation: MCS) gas, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 , abbreviation: DCS), trichlorosilane (SiHCl 3 , abbreviation: TCS) gas, tetrachlorosilane ( A chlorosilane source gas such as SiCl 4 , an abbreviation: STC gas, or octachlorotrisilane (Si 3 Cl 8 , an abbreviation: OCTS) gas can be used.
第1反応体としては、TEAガスの他、例えば、ジエチルアミン((C2H5)2NH、略称:DEA)ガス、モノエチルアミン(C2H5NH2、略称:MEA)ガス等のエチルアミン系ガスや、トリメチルアミン((CH3)3N、略称:TMeA)ガス、ジメチルアミン((CH3)2NH、略称:DMeA)ガス、モノメチルアミン(CH3NH2、略称:MMeA)ガス等のメチルアミン系ガス等を用いることができる。また、第1反応体としては、トリメチルヒドラジン((CH3)2N2(CH3)H、略称:TMH)ガス等のような有機ヒドラジン系ガスを用いることもできる。 As the first reactant, in addition to TEA gas, for example, ethylamine-based gases such as diethylamine ((C 2 H 5 ) 2 NH, abbreviated as DEA) gas and monoethylamine (C 2 H 5 NH 2 , abbreviated as MEA) gas Methyl such as gas, trimethylamine ((CH 3 ) 3 N, abbreviated: TMeA) gas, dimethylamine ((CH 3 ) 2 NH, abbreviated: DMeA) gas, monomethylamine (CH 3 NH 2 , abbreviated: MMeA) gas An amine gas or the like can be used. In addition, as the first reactant, an organic hydrazine-based gas such as trimethylhydrazine ((CH 3 ) 2 N 2 (CH 3 )H, abbreviation: TMH) gas can also be used.
第2反応体としては、O2ガスの他、水蒸気(H2Oガス)、一酸化窒素(NO)ガス、亜酸化窒素(N2O)ガス、二酸化窒素(NO2)ガス、一酸化炭素(CO)ガス、二酸化炭素(CO2)ガス、オゾン(O3)ガス、プラズマ励起させたO2(O2 *)ガス、H2ガス+O2ガス、H2ガス+O3ガス等のO含有ガスを用いることができる。 As the second reactant, in addition to O 2 gas, water vapor (H 2 O gas), nitric oxide (NO) gas, nitrous oxide (N 2 O) gas, nitrogen dioxide (NO 2 ) gas, carbon monoxide O-containing gas such as (CO) gas, carbon dioxide (CO 2 ) gas, ozone (O 3 ) gas, plasma-excited O 2 (O 2 * ) gas, H 2 gas+O 2 gas, and H 2 gas+O 3 gas Gas can be used.
不活性ガスとしては、N2ガスの他、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いることができる。 As the inert gas, a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, or Xe gas can be used in addition to N 2 gas.
(アフターパージ及び大気圧復帰)
ウエハ200上に所望組成、所望膜厚の膜が形成されたら、バルブ243a〜243cを閉じ、処理室201内への原料、反応体の供給をそれぞれ停止する。また、ガス供給管232d〜232fのそれぞれからパージガスとしてのN2ガスを処理室201内へ供給し、排気管231から排気する。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(アフターパージ)。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)。
(Afterpurge and return to atmospheric pressure)
After the film having the desired composition and the desired film thickness is formed on the wafer 200, the valves 243a to 243c are closed and the supply of the raw material and the reactant into the processing chamber 201 is stopped. Further, N 2 gas as a purge gas is supplied into the processing chamber 201 from each of the gas supply pipes 232d to 232f and exhausted from the exhaust pipe 231. As a result, the inside of the processing chamber 201 is purged, and the gas and reaction by-products remaining in the processing chamber 201 are removed from the inside of the processing chamber 201 (after-purging). After that, the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with an inert gas (inert gas replacement), and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure (return to atmospheric pressure).
(ボートアンロード及びウエハディスチャージ)
その後、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、マニホールド209の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ200が、ボート217に支持された状態でマニホールド209の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。ボートアンロードの後は、シャッタ219sが移動させられ、マニホールド209の下端開口がOリング220cを介してシャッタ219sによりシールされる(シャッタクローズ)。処理済のウエハ200は、反応管203の外部に搬出された後、ボート217より取り出されることとなる(ウエハディスチャージ)。
(Boat unload and wafer discharge)
Thereafter, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115, the lower end of the manifold 209 is opened, and the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the manifold 209 to the outside of the reaction tube 203 while being supported by the boat 217. (Boat unload). After the boat is unloaded, the shutter 219s is moved, and the lower end opening of the manifold 209 is sealed by the shutter 219s via the O-ring 220c (shutter close). The processed wafer 200 is carried out of the reaction tube 203 and then taken out of the boat 217 (wafer discharge).
(3)本実施形態による効果
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。
(3) Effects of this Embodiment According to this embodiment, one or more of the following effects can be obtained.
(a)HCDSガス供給時に、ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量よりも大きくすることで、ベアウエハとして構成されたウエハ200上に形成されるSiOCN膜の面内膜厚分布を、中央凸分布とすることが可能となる。これにより、ウエハ200としてパターンウエハを用いる場合に、このウエハ200上に、フラット分布を有するSiOCN膜を形成することが可能となる。なお、ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するHCDSガスの流量とN2ガスの流量との合計流量よりも大きくすることで、上述の中央凸分布をより確実に実現できるようになる。 (A) when HCDS gas supply, SiOCN the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 b, is made larger than the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249a, which is formed on the wafer 200 that is configured as a bare wafer It is possible to make the in-plane film thickness distribution of the film a central convex distribution. As a result, when a patterned wafer is used as the wafer 200, it is possible to form a SiOCN film having a flat distribution on the wafer 200. In addition, by setting the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249b to be larger than the total flow rate of the HCDS gas and the N 2 gas supplied from the nozzle 249a, the central convex distribution described above can be realized more reliably. become able to.
ウエハ200上に形成される膜の面内膜厚分布がウエハ200の表面積に依存するのは、いわゆるローディング効果によるものと考えられる。成膜対象のウエハ200の表面積が大きくなるほど、HCDSガス等の原料がウエハ200の周縁部で多量に消費され、その中心部へ届きにくくなる。この場合、ウエハ200上に形成される膜の膜厚分布が、ウエハ200の周縁部が最も厚く、中心部に近づくにつれて徐々に薄くなる分布(以下、中央凹分布とも称する)となる。 It is considered that the in-plane film thickness distribution of the film formed on the wafer 200 depends on the surface area of the wafer 200 due to the so-called loading effect. As the surface area of the wafer 200 to be formed becomes larger, the raw material such as the HCDS gas is consumed in a larger amount in the peripheral portion of the wafer 200, and it becomes difficult to reach the central portion thereof. In this case, the film thickness distribution of the film formed on the wafer 200 is a distribution in which the peripheral portion of the wafer 200 is thickest and gradually becomes thinner toward the center (hereinafter, also referred to as central concave distribution).
本実施形態によれば、ウエハ200として表面積の大きなパターンウエハを用いる場合であっても、ノズル249b,249aより供給するN2ガスの流量バランスを上述のように設定することで、ウエハ200上に形成される膜の面内膜厚分布を中央凹分布からフラット分布へと矯正したり、さらには、中央凸分布へと矯正したりする等、自在に制御することが可能となる。 According to the present embodiment, even when a pattern wafer having a large surface area is used as the wafer 200, by setting the flow rate balance of the N 2 gas supplied from the nozzles 249b and 249a as described above, It is possible to freely control the in-plane film thickness distribution of the formed film, such as correcting from the central concave distribution to the flat distribution, and further correcting the central convex distribution.
(b)HCDSガス供給時に、ノズル249cより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量よりも大きくすることで、上述の中央凸分布をより確実に実現できるようになる。 (B) When the HCDS gas is supplied, the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249c is made higher than the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a, so that the central convex distribution described above can be realized more reliably. Become.
(c)ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249cより供給するN2ガスの流量以上の流量とすることで、上述の膜厚分布制御を、効率的に、すなわち、少ないN2ガスの消費量で低コストに実現することが可能となる。これは上述したように、ノズル249bが、ノズル249cよりも、排気口231aから遠い位置に配置されているためである。 The flow rate of N 2 gas supplied from (c) a nozzle 249 b, by the N 2 gas flow rate or flow rate supplied from the nozzle 249 c, the film thickness distribution control described above, efficient, i.e., less N 2 It can be realized at low cost with gas consumption. This is because, as described above, the nozzle 249b is located farther from the exhaust port 231a than the nozzle 249c.
(d)SiOCN膜の面内膜厚分布の制御を行う際、ノズル249a〜249cの他に新たなノズルを設ける必要がなく、TEAガスの供給やO2ガスの供給に用いる既存のノズル249b,249cを流用できることから、基板処理装置の製造コストやメンテナンスコストの増加を回避することができる。 (D) When controlling the in-plane film thickness distribution of the SiOCN film, it is not necessary to provide a new nozzle in addition to the nozzles 249a to 249c, and the existing nozzles 249b used for supplying the TEA gas and the O 2 gas, Since 249c can be diverted, it is possible to avoid an increase in manufacturing cost and maintenance cost of the substrate processing apparatus.
(e)上述の効果は、HCDSガス以外の原料ガスを用いる場合や、TEAガス以外のCおよびNを含むガスを用いる場合や、O2ガス以外の酸化ガスを用いる場合や、N2ガス以外の不活性ガスを用いる場合にも、同様に得ることができる。 (E) The above effect is obtained when using a source gas other than HCDS gas, when using a gas containing C and N other than TEA gas, when using an oxidizing gas other than O 2 gas, or when using a gas other than N 2 gas. The same can be obtained when the above inert gas is used.
(4)変形例
本実施形態における成膜ステップは、以下に示す変形例のように変更することができる。
(4) Modified Example The film forming step in the present embodiment can be modified as in the modified example described below.
(変形例1)
図5に示すように、HCDSガス供給時に、ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量よりも大きくした状態で、ノズル249cより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量以下としてもよい。図5は、ノズル249cより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量と同等とする例を示している。この場合、ウエハ200上に形成されるSiOCN膜の中央凸分布の度合いを、図4に示す成膜シーケンスの場合よりも和らげる方向に、すなわち、SiOCN膜の面内膜厚分布を中央凸分布からフラット分布に近づける方向に制御することが可能となる。ウエハ200として、比較的表面積の小さなパターンウエハ(但し、ベアウエハよりは表面積が大きい)を用いる場合には、本変形例の成膜シーケンスを採用することで、このウエハ200上に、フラット分布を有するSiOCN膜を形成することが可能となる。なお、HCDSガスのノズル249c内への侵入を抑制するには、HCDSガス供給時に、ノズル249cからのN2ガスの供給を不実施とすることなく、例えば、ノズル249aより供給するN2ガスの流量と同等の流量条件で実施するのが好ましい。
(Modification 1)
As shown in FIG. 5, when the HCDS gas supply, the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 b, in a state of being larger than the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249a, the N 2 gas supplied from the nozzle 249c The flow rate may be less than or equal to the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a. FIG. 5 shows an example in which the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249c is made equal to the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a. In this case, the degree of the central convex distribution of the SiOCN film formed on the wafer 200 is reduced in a direction that is softer than that in the film forming sequence shown in FIG. 4, that is, the in-plane film thickness distribution of the SiOCN film is changed from the central convex distribution. It is possible to control in a direction that approaches a flat distribution. When a patterned wafer having a relatively small surface area (however, the surface area is larger than that of a bare wafer) is used as the wafer 200, by adopting the film forming sequence of this modification, the wafer 200 has a flat distribution. It becomes possible to form a SiOCN film. In order to suppress the invasion of the HCDS gas into the nozzle 249c, for example, the N 2 gas supplied from the nozzle 249a may be supplied without necessitating the supply of the N 2 gas from the nozzle 249c when the HCDS gas is supplied. It is preferable to carry out under the same flow rate condition as the flow rate.
(変形例2)
HCDSガス供給時に、ノズル249cより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量よりも大きくした状態で、ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249cより供給するN2ガスの流量より小さくしてもよい。この場合、ウエハ200上に形成されるSiOCN膜の中央凸分布の度合いを、変形例1の場合よりも和らげる方向に、すなわち、SiOCN膜の面内膜厚分布をさらにフラット分布に近づける方向に、制御することが可能となる。
(Modification 2)
When supplying the HCDS gas, the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249c is set to be higher than the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a, and the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249b is supplied from the nozzle 249c. It may be smaller than the flow rate of N 2 gas. In this case, the degree of the central convex distribution of the SiOCN film formed on the wafer 200 is softened in the direction in which it is softened as compared with the case of the modified example 1, that is, the in-plane film thickness distribution of the SiOCN film is made closer to the flat distribution. It becomes possible to control.
この場合、図6に示すように、ノズル249bより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量以下とすることで、SiOCN膜の面内膜厚分布をさらにフラット分布に近づける方向に制御することが可能となる。ウエハ200として、ベアウエハと同程度、或いは、ベアウエハよりも僅かに大きな表面積を有するパターンウエハを用いる場合には、本変形例の成膜シーケンスを採用することで、このウエハ200上に、フラット分布を有するSiOCN膜を形成することが可能となる。なお、HCDSガスのノズル249b内への侵入を抑制するには、HCDSガス供給時に、ノズル249bからのN2ガスの供給を不実施とすることなく、例えば、ノズル249aより供給するN2ガスの流量と同等の流量条件で実施するのが好ましい。 In this case, as shown in FIG. 6, the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 b, by the N 2 gas at a flow rate less supplied from the nozzle 249a, further flat distribution in-plane film thickness distribution of the SiOCN film It becomes possible to control in the direction of approaching. When a patterned wafer having a surface area that is substantially the same as or slightly larger than that of the bare wafer is used as the wafer 200, the film formation sequence according to the present modification is adopted to obtain a flat distribution on the wafer 200. It becomes possible to form the SiOCN film which has. In order to suppress the invasion of the HCDS gas into the nozzle 249b, for example, the N 2 gas supplied from the nozzle 249a may be supplied without supplying the N 2 gas from the nozzle 249b when the HCDS gas is supplied. It is preferable to carry out under the same flow rate condition as the flow rate.
なお、本変形例では、HCDSガス供給時に、ノズル249cより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するHCDSガスの流量とN2ガスの流量との合計流量よりも大きくすることで、SiOCN膜の面内膜厚分布を、中央凹分布ではなく、フラット分布とすることが、より確実に行えるようになる。 In this modification, when HCDS gas supply, the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249 c, to be larger than the total flow rate of the flow rate of the flow rate and N 2 gas HCDS gas supplied from the nozzle 249a, The in-plane film thickness distribution of the SiOCN film can be more surely set to a flat distribution instead of the central concave distribution.
N2ガスの流量バランスを本変形例のように設定する場合、HCDS供給時にノズル249cより供給するN2ガスの流量は、HCDS非供給時にノズル249cより供給するN2ガスの流量よりも大きくなる。例えば、HCDS供給時にノズル249cより供給するN2ガスの流量は、ステップ2におけるTEAガス供給時にノズル249cより供給するN2ガスの流量よりも大きくなり、また、ステップ3におけるO2ガス供給時にノズル249cより供給するN2ガスの流量よりも大きくなる。また、N2ガスの流量バランスを上述のように設定する場合、HCDS供給時にノズル249cより供給するN2ガスの流量は、処理室201内のパージ時にノズル249cより供給するN2ガスの流量よりも大きくなる。 When setting the flow balance of N 2 gas as in this modification, the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249c at HCDS supply is larger than the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249c at HCDS not supplied .. For example, the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249c at the time of supplying the HCDS is higher than the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249c at the time of supplying the TEA gas in Step 2, and the nozzle flow rate at the time of supplying the O 2 gas in Step 3 is increased. It becomes larger than the flow rate of N 2 gas supplied from 249c. Also, when setting the flow rate balance of N 2 gas as described above, the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249c at HCDS supply, than the flow rate of N 2 gas supplied from the nozzle 249c at purging the process chamber 201 Also grows.
(変形例3)
図7に示すように、HCDSガス供給時に、ノズル249bおよびノズル249cのそれぞれより供給するN2ガスの流量を、ノズル249aより供給するN2ガスの流量と同等としてもよい。この場合、ウエハ200上に形成されるSiOCN膜の膜厚分布を、フラット分布から中央凹分布へと近づけることが可能となる。
(Modification 3)
As shown in FIG. 7, when the HCDS gas is supplied, the flow rate of the N 2 gas supplied from each of the nozzles 249b and 249c may be equal to the flow rate of the N 2 gas supplied from the nozzle 249a. In this case, the film thickness distribution of the SiOCN film formed on the wafer 200 can be made closer to the central concave distribution from the flat distribution.
(変形例4)
原料として、例えば、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)ガスのようなアルキルハロシラン原料ガスや、トリスジメチルアミノシラン(Si[N(CH3)2]3H、略称:3DMAS)ガスやビス(ジエチルアミノ)シラン(SiH2[N(C2H5)2]2、略称:BDEAS)ガスのようなアミノシラン原料ガスを用いてもよい。また、モノシラン(SiH4)ガス、ジシラン(Si2H6)ガスのようなシラン原料ガスを用いてもよい。
(Modification 4)
As a raw material, for example, an alkylhalosilane raw material gas such as 1,1,2,2-tetrachloro-1,2-dimethyldisilane ((CH 3 ) 2 Si 2 Cl 4 , abbreviated as TCDMDS) gas, or trisdimethyl. aminosilane (Si [N (CH 3) 2] 3 H, abbreviation: 3DMAS) gas or bis (diethylamino) silane (SiH 2 [N (C 2 H 5) 2] 2, abbreviated: BDEAS) aminosilane material, such as a gas Gas may be used. A silane source gas such as monosilane (SiH 4 ) gas or disilane (Si 2 H 6 ) gas may be used.
また、反応体として、例えば、プロピレン(C3H6)ガスのようなC含有ガスや、アンモニア(NH3)ガスのようなN含有ガス(窒化剤)を用いてもよい。また、酸化剤として、O3ガスやO2 *ガスを用いてもよい。 Further, as the reactant, for example, a C-containing gas such as propylene (C 3 H 6 ) gas or an N-containing gas (nitriding agent) such as ammonia (NH 3 ) gas may be used. Further, O 3 gas or O 2 * gas may be used as the oxidizing agent.
そして、例えば以下の成膜シーケンスにより、ウエハ200上に、SiOCN膜、SiOC膜、シリコン酸窒化膜(SiON膜)、シリコン炭窒化膜(SiCN膜)、シリコン窒化膜(SiN膜)、シリコン酸化膜(SiO膜)を形成するようにしてもよい。 Then, for example, by the following film formation sequence, a SiOCN film, a SiOC film, a silicon oxynitride film (SiON film), a silicon carbonitride film (SiCN film), a silicon nitride film (SiN film), a silicon oxide film is formed on the wafer 200. (SiO film) may be formed.
(HCDS→TEA→O2)×n ⇒ SiOC(N)
(HCDS→C3H6→O2→NH3)×n ⇒ SiOCN
(HCDS→C3H6→NH3→O2)×n ⇒ SiOCN
(C3H6→HCDS→C3H6→O2→NH3)×n ⇒ SiOCN
(C3H6→HCDS→C3H6→NH3→O2)×n ⇒ SiOCN
(TCDMDS→NH3→O2)×n ⇒ SiOCN
(HCDS→NH3→O2)×n ⇒ SiON
(HCDS→C3H6→NH3)×n ⇒ SiCN
(TCDMDS→NH3)×n ⇒ SiCN
(HCDS→TEA)×n ⇒ SiCN
(HCDS→NH3)×n ⇒ SiN
(3DMAS→O3)×n ⇒ SiO
(BDEAS→O2 *)×n ⇒ SiO
(HCDS→TEA→O 2 )×n ⇒ SiOC(N)
(HCDS→C 3 H 6 →O 2 →NH 3 )×n ⇒ SiOCN
(HCDS→C 3 H 6 →NH 3 →O 2 )×n ⇒ SiOCN
(C 3 H 6 →HCDS→C 3 H 6 →O 2 →NH 3 )×n ⇒ SiOCN
(C 3 H 6 →HCDS →C 3 H 6 →NH 3 →O 2 )×n ⇒ SiOCN
(TCDMDS→NH 3 →O 2 )×n ⇒ SiOCN
(HCDS→NH 3 →O 2 )×n ⇒ SiON
(HCDS→C 3 H 6 →NH 3 )×n ⇒ SiCN
(TCDMDS→NH 3 )×n ⇒ SiCN
(HCDS→TEA)×n ⇒ SiCN
(HCDS→NH 3 )×n ⇒ SiN
(3DMAS→O 3 )×n ⇒ SiO
(BDEAS→O 2 * )×n ⇒ SiO
これらの成膜シーケンスにおいても、原料供給時に、ノズル249a〜249cより供給するN2ガスの流量バランスの制御を、図4に示す成膜シーケンスや変形例1〜3と同様に行うことで、これらと同様の効果が得られる。なお、C3H6ガスの供給は、例えばノズル249aから行うことができ、NH3ガスの供給は、例えばノズル249bから行うことができる。原料や反応体を供給する際の処理手順、処理条件は、図4に示す成膜シーケンスや変形例1〜3と同様とすることができる。 Also in these film forming sequences, by controlling the flow rate balance of the N 2 gas supplied from the nozzles 249a to 249c at the time of supplying the raw material in the same manner as in the film forming sequence shown in FIG. The same effect as can be obtained. Note that the C 3 H 6 gas can be supplied from, for example, the nozzle 249a, and the NH 3 gas can be supplied from, for example, the nozzle 249b. The processing procedure and the processing conditions for supplying the raw materials and the reactants can be the same as those of the film forming sequence shown in FIG.
<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。但し、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。
<Other Embodiments>
The embodiments of the present invention have been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
上述の実施形態では、ノズル249a〜249cからHCDSガス、TEAガス、O2ガスをそれぞれ供給する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、ノズル249a〜249cから、HCDSガス、O2ガス、TEAガスをそれぞれ供給してもよく、TEAガス、O2ガス、HCDSガスをそれぞれ供給してもよく、O2ガス、TEAガス、HCDSガスをそれぞれ供給してもよい。これらの場合であっても、HCDSガス供給時に、ノズル249a〜249cより供給するN2ガスの流量バランスの制御を、図4に示す成膜シーケンスや変形例1〜3と同様に行うことで、これらと同様の効果が得られる。 In the above-described embodiment, the example in which the HCDS gas, the TEA gas, and the O 2 gas are supplied from the nozzles 249a to 249c has been described, but the present invention is not limited to such an aspect. For example, the nozzle 249A~249c, HCDS gas, O 2 gas, may be supplied TEA gas, respectively, TEA gas, O 2 gas may be supplied respectively HCDS gas, O 2 gas, TEA gas, HCDS Each gas may be supplied. Even in these cases, by controlling the flow rate balance of the N 2 gas supplied from the nozzles 249a to 249c at the time of supplying the HCDS gas in the same manner as in the film forming sequence shown in FIG. The same effects as these can be obtained.
上述の実施形態では、HCDSガス供給時に、ノズル249a〜249cより供給するN2ガスの流量バランスの制御を行う例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、HCDSガス供給時ではなく、TEAガス供給時に、上述のN2ガスの流量バランスの制御を行うようにしてもよい。この場合、ウエハ200上に形成される膜の、ウエハ200面内におけるN濃度の分布やC濃度の分布を制御することが可能となる。また例えば、O2ガス供給時に、上述のN2ガスの流量バランスの制御を行うようにしてもよい。この場合、ウエハ200上に形成される膜の、ウエハ200面内におけるO濃度の分布を制御することが可能となる。TEAガス供給時やO2ガス供給時におけるN2ガスの流量バランスの制御は、図4に示す成膜シーケンスや変形例1〜3と同様の処理条件、処理手順により行うことができる。 In the above-described embodiment, an example in which the flow rate balance of the N 2 gas supplied from the nozzles 249a to 249c is controlled when the HCDS gas is supplied has been described, but the present invention is not limited to such an aspect. For example, the above-described flow rate balance control of the N 2 gas may be performed when the TEA gas is supplied instead of when the HCDS gas is supplied. In this case, it is possible to control the N concentration distribution and the C concentration distribution of the film formed on the wafer 200 within the surface of the wafer 200. Further, for example, the control of the flow rate balance of the N 2 gas may be performed when the O 2 gas is supplied. In this case, it is possible to control the O concentration distribution of the film formed on the wafer 200 within the surface of the wafer 200. The control of the flow rate balance of the N 2 gas at the time of supplying the TEA gas or the O 2 gas can be performed under the same processing conditions and processing procedures as those of the film forming sequence shown in FIG.
上述の実施形態では、基板上に主元素としてSiを含む膜を形成する例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。すなわち、本発明は、Siの他、ゲルマニウム(Ge)、ボロン(B)等の半金属元素を主元素として含む膜を基板上に形成する場合にも、好適に適用することができる。また、本発明は、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、ストロンチウム(Sr)、アルミニウム(Al)等の金属元素を主元素として含む膜を基板上に形成する場合にも、好適に適用することができる。 In the above embodiment, an example of forming a film containing Si as a main element on the substrate has been described, but the present invention is not limited to such an aspect. That is, the present invention can be suitably applied to the case where a film containing a metalloid element such as germanium (Ge) or boron (B) as a main element in addition to Si is formed on the substrate. Further, the present invention provides titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), niobium (Nb), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), tungsten (W), yttrium (Y), lanthanum (La). It can also be suitably applied to the case where a film containing a metal element such as strontium (Sr) or aluminum (Al) as a main element is formed on a substrate.
例えば、原料として、チタニウムテトラクロライド(TiCl4)ガスやトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3、略称:TMA)ガスを用い、以下に示す成膜シーケンスにより、基板上に、チタン酸炭窒化膜(TiOCN膜)、チタン酸炭化膜(TiOC膜)、チタン酸窒化膜(TiON膜)、チタンアルミニウム炭窒化膜(TiAlCN膜)、チタンアルミニウム炭化膜(TiAlC膜)、チタン窒化膜(TiN膜)、チタン酸化膜(TiO膜)を形成する場合にも、本発明は好適に用いることができる。 For example, titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas or trimethylaluminum (Al(CH 3 ) 3 , abbreviated as TMA) gas is used as a raw material, and a titanium oxycarbonitride film ( TiOCN film), titanium oxycarbide film (TiOC film), titanium oxynitride film (TiON film), titanium aluminum carbonitride film (TiAlCN film), titanium aluminum carbide film (TiAlC film), titanium nitride film (TiN film), titanium The present invention can be preferably used also when forming an oxide film (TiO film).
(TiCl4→TEA→O2)×n ⇒ TiOC(N)
(TiCl4→NH3→O2)×n ⇒ TiON
(TiCl4→TMA→NH3)×n ⇒ TiAlCN
(TiCl4→TMA)×n ⇒ TiAlC
(TiCl4→TEA)×n ⇒ TiCN
(TiCl4→NH3)×n ⇒ TiN
(TiCl4→H2O)×n ⇒ TiO
(TiCl 4 →TEA→O 2 )×n ⇒ TiOC(N)
(TiCl 4 →NH 3 →O 2 )×n ⇒ TiON
(TiCl 4 →TMA→NH 3 )×n ⇒ TiAlCN
(TiCl 4 →TMA)×n ⇒ TiAlC
(TiCl 4 →TEA)×n ⇒ TiCN
(TiCl 4 →NH 3 )×n ⇒ TiN
(TiCl 4 →H 2 O)×n ⇒ TiO
基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置123を介して記憶装置121c内に格納しておくことが好ましい。そして、処理を開始する際、CPU121aが、記憶装置121c内に格納された複数のレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、1台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することができるようになる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、処理を迅速に開始できるようになる。 It is preferable that the recipe used for the substrate processing is individually prepared according to the processing content and stored in the storage device 121c via the telecommunication line or the external storage device 123. Then, when starting the processing, it is preferable that the CPU 121a appropriately selects an appropriate recipe from a plurality of recipes stored in the storage device 121c according to the content of the substrate processing. As a result, it becomes possible to form films of various film types, composition ratios, film qualities, and film thicknesses with good reproducibility with one substrate processing apparatus. Further, the burden on the operator can be reduced, and the processing can be started promptly while avoiding an operation error.
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置122を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更するようにしてもよい。 The above-mentioned recipe is not limited to a case of newly creating the recipe, but may be prepared by changing an existing recipe already installed in the substrate processing apparatus, for example. When the recipe is changed, the changed recipe may be installed in the substrate processing apparatus via an electric communication line or a recording medium recording the recipe. Further, the input/output device 122 included in the existing substrate processing apparatus may be operated to directly change the existing recipe already installed in the substrate processing apparatus.
上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に1枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。 In the above-described embodiment, an example in which a film is formed using a batch-type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at once has been described. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to, for example, the case where a film is formed using a single-wafer processing apparatus that processes one or several substrates at a time. Further, in the above-described embodiment, an example of forming a film by using the substrate processing apparatus having the hot wall type processing furnace has been described. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to the case where a film is formed using a substrate processing apparatus having a cold wall type processing furnace.
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態や変形例と同様なシーケンス、処理条件にて成膜を行うことができ、これらと同様の効果が得られる。 Even when these substrate processing apparatuses are used, film formation can be performed under the same sequence and processing conditions as those of the above-described embodiment and modification, and the same effects as these can be obtained.
また、上述の実施形態や変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態の処理手順、処理条件と同様とすることができる。 Further, the above-described embodiments and modified examples can be appropriately combined and used. The processing procedure and processing condition at this time can be the same as the processing procedure and processing condition of the above-described embodiment, for example.
上述の実施形態や変形例の手法により形成されるSiOCN膜等は、低誘電率と高エッチング耐性を併せ持つことから、従来のSiO膜やSiN膜に代わり、絶縁膜、スペーサ膜、マスク膜、電荷蓄積膜、ストレス制御膜等として広く用いることが可能である。近年、半導体デバイスの微細化に伴い、ウエハ上に形成される膜に対して面内膜厚均一性の要求が厳しくなっている。高密度パターンが表面に形成されたパターンウエハ上へフラット分布を有する膜を形成することが可能な本発明は、この要求に答える技術として非常に有益であると考えられる。 Since the SiOCN film and the like formed by the methods of the above-described embodiment and modification have both a low dielectric constant and a high etching resistance, they are replaced with an insulating film, a spacer film, a mask film, a charge film, and a conventional SiO film or a SiN film. It can be widely used as a storage film, a stress control film, and the like. In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, demands for in-plane film thickness uniformity on films formed on a wafer have become strict. The present invention capable of forming a film having a flat distribution on a patterned wafer having a high-density pattern formed on its surface is considered to be very useful as a technique for responding to this demand.
以下、上述の実施形態で得られる効果を裏付ける実験結果について説明する。 Hereinafter, experimental results that support the effects obtained in the above-described embodiment will be described.
(実施例1)
図1に示す基板処理装置を用い、ウエハに対してHCDSガス、TEAガス、O2ガスをこの順に非同時に供給するサイクルを所定回数行う成膜シーケンスにより、ウエハ上にSiOCN膜が形成されたサンプル1〜3を作製した。ウエハとしては表面に凹凸構造が形成されていないベアウエハを用いた。サンプル1を作製する際、HCDSガス供給時における第2、第3ノズルからのN2ガスの供給流量を、それぞれ、2500〜3500sccmの範囲内の流量とした。サンプル2を作製する際、HCDSガス供給時における第2、第3ノズルからのN2ガスの供給流量を、それぞれ、1000〜2000sccmの範囲内の流量とした。サンプル3を作製する際、HCDSガス供給時における第2、第3ノズルからのN2ガスの供給流量を、それぞれ、400〜600sccmの範囲内の流量とした。いずれの場合も、HCDSガス供給時における第1ノズルからのN2ガスの供給流量を、400〜600sccmの範囲内の流量とした。他の処理条件は、上述の実施形態における処理条件と同様とした。
(Example 1)
Using the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, HCDS gas to the wafer, TEA gas, O 2 gas by a deposition sequence for a predetermined number of times the cycle is supplied to the non-simultaneously in this order, SiOCN film on the wafer is formed sample 1-3 were produced. A bare wafer having no uneven structure formed on its surface was used as the wafer. When producing the sample 1, the supply flow rates of the N 2 gas from the second and third nozzles at the time of supplying the HCDS gas were set to flow rates in the range of 2500 to 3500 sccm. When producing the sample 2, the supply flow rates of the N 2 gas from the second and third nozzles at the time of supplying the HCDS gas were set to flow rates in the range of 1000 to 2000 sccm, respectively. When producing the sample 3, the supply flow rates of the N 2 gas from the second and third nozzles at the time of supplying the HCDS gas were set to flow rates in the range of 400 to 600 sccm, respectively. In any case, the supply flow rate of the N 2 gas from the first nozzle at the time of supplying the HCDS gas was set to a flow rate within the range of 400 to 600 sccm. The other processing conditions were the same as the processing conditions in the above embodiment.
そして、サンプル1〜3のSiOCN膜の面内膜厚分布をそれぞれ測定した。図8にその測定結果を示す。図8の縦軸は膜厚[Å]を、横軸は測定位置のウエハの中心からの距離[mm]をそれぞれ示している。横軸が0[mm]とはウエハの中心を意味している。図中□、●、△印はそれぞれサンプル1〜3の評価結果を示している。図8によれば、HCDSガス供給時における第2、第3ノズルからのN2ガスの供給流量を大きくするほど、SiOCN膜の面内膜厚分布がフラット分布から中央凸分布に近づき、その度合いが大きくなることが分かる。 Then, the in-plane film thickness distributions of the SiOCN films of Samples 1 to 3 were measured. FIG. 8 shows the measurement result. The vertical axis of FIG. 8 represents the film thickness [Å], and the horizontal axis represents the distance [mm] from the center of the wafer at the measurement position. The horizontal axis of 0 [mm] means the center of the wafer. In the figure, □, ●, and Δ marks show the evaluation results of Samples 1 to 3, respectively. According to FIG. 8, as the supply flow rate of the N 2 gas from the second and third nozzles at the time of supplying the HCDS gas is increased, the in-plane film thickness distribution of the SiOCN film approaches from the flat distribution to the central convex distribution, and the degree thereof It can be seen that
(実施例2)
図1に示す基板処理装置を用い、ウエハに対してHCDSガス、C3H6ガス、NH3ガス、O2ガスをこの順に非同時に供給するサイクルを所定回数行う成膜シーケンスにより、ウエハ上にSiOCN膜が形成されたサンプル4〜6を作製した。ウエハとしては表面に凹凸構造が形成されていないベアウエハを用いた。サンプル4を作製する際、HCDSガス供給時における第2ノズルからのN2ガスの供給流量を5000〜7000sccmの範囲内の流量とし、第3ノズルからのN2ガスの供給流量を400〜600sccmの範囲内の流量とした。サンプル5を作製する際、HCDSガス供給時における第2ノズルからのN2ガスの供給流量を400〜600sccmの範囲内の流量とし、第3ノズルからのN2ガスの供給流量を5000〜7000sccmの範囲内の流量とした。サンプル6を作製する際、HCDSガス供給時における第2、第3ノズルからのN2ガスの供給流量をそれぞれ400〜600sccmの範囲内の流量とした。いずれの場合も、HCDSガス供給時における第1ノズルからのN2ガスの供給流量を400〜600sccmの範囲内の流量とした。他の処理条件は、上述の実施形態における処理条件と同様とした。
(Example 2)
Using the substrate processing apparatus shown in FIG. 1, a cycle in which HCDS gas, C 3 H 6 gas, NH 3 gas, and O 2 gas are non-simultaneously supplied to the wafer in this order for a predetermined number of times is used to form a film formation sequence on the wafer. Samples 4 to 6 having the SiOCN film formed were prepared. A bare wafer having no uneven structure formed on its surface was used as the wafer. When producing the sample 4, the supply flow rate of the N 2 gas from the second nozzle at the time of supplying the HCDS gas is set to a flow rate within the range of 5000 to 7000 sccm, and the supply flow rate of the N 2 gas from the third nozzle is set to 400 to 600 sccm. The flow rate was within the range. When producing the sample 5, the supply flow rate of the N 2 gas from the second nozzle at the time of supplying the HCDS gas is set to a flow rate within the range of 400 to 600 sccm, and the supply flow rate of the N 2 gas from the third nozzle is set to the range of 5000 to 7000 sccm. The flow rate was within the range. When producing the sample 6, the supply flow rates of the N 2 gas from the second and third nozzles at the time of supplying the HCDS gas were set to flow rates in the range of 400 to 600 sccm. In any case, the supply flow rate of the N 2 gas from the first nozzle at the time of supplying the HCDS gas was set to a flow rate within the range of 400 to 600 sccm. The other processing conditions were the same as the processing conditions in the above embodiment.
そして、サンプル4〜6のSiOCN膜の面内膜厚分布をそれぞれ測定した。図9(a)〜図9(c)にサンプル4〜6の測定結果をそれぞれ示す。これらの図の縦軸は膜厚[Å]を、横軸は測定位置のウエハの中心からの距離[mm]をそれぞれ示している。 Then, the in-plane film thickness distributions of the SiOCN films of Samples 4 to 6 were measured. 9A to 9C show the measurement results of Samples 4 to 6, respectively. In these figures, the vertical axis represents the film thickness [Å], and the horizontal axis represents the distance [mm] from the center of the wafer at the measurement position.
図9(a)によれば、HCDSガス供給時に、第2ノズルより供給するN2ガスの流量を、第1ノズルより供給するN2ガスの流量よりも大きくし、第3ノズルより供給するN2ガスの流量を、第1ノズルより供給するN2ガスの流量と同等とすることで作製したサンプル4では、SiOCN膜の面内膜厚分布が中央凸分布となっていることが分かる。 According to FIG. 9A, at the time of supplying the HCDS gas, the flow rate of the N 2 gas supplied from the second nozzle is set to be larger than the flow rate of the N 2 gas supplied from the first nozzle, and the N 2 gas supplied from the third nozzle is supplied. It can be seen that in the sample 4 produced by making the flow rate of the 2 gas equal to the flow rate of the N 2 gas supplied from the first nozzle, the in-plane film thickness distribution of the SiOCN film has a central convex distribution.
図9(b)によれば、HCDSガス供給時に、第2ノズルより供給するN2ガスの流量を、第1ノズルより供給するN2ガスの流量と同等し、第3ノズルより供給するN2ガスの流量を、第1ノズルより供給するN2ガスの流量よりも大きくすることで作製したサンプル5では、SiOCN膜の面内膜厚分布がフラット分布となっていることが分かる。 According to FIG. 9 (b), when HCDS gas supply, the flow rate of N 2 gas supplied from the second nozzle, and equal to the flow rate of N 2 gas supplied from the first nozzle supplies from the third nozzle N 2 It can be seen that in the sample 5 manufactured by making the gas flow rate higher than the N 2 gas flow rate supplied from the first nozzle, the in-plane film thickness distribution of the SiOCN film is a flat distribution.
図9(c)によれば、HCDSガス供給時に、第2ノズルおよび第3ノズルのそれぞれより供給するN2ガスの流量を、第1ノズルより供給するN2ガスの流量と同等とすることで作製したサンプル6では、SiOCN膜の面内膜厚分布が中央凹分布となっていることが分かる。 According to FIG. 9C, when the HCDS gas is supplied, the flow rate of the N 2 gas supplied from each of the second nozzle and the third nozzle is made equal to the flow rate of the N 2 gas supplied from the first nozzle. It can be seen that in the manufactured sample 6, the in-plane film thickness distribution of the SiOCN film has a central concave distribution.
<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
(付記1)
本発明の一態様によれば、
基板に対して第1ノズルより原料を供給し排気口より排気する工程と、
前記基板に対して前記第1ノズルよりも前記排気口から遠い側に配置された第2ノズルより第1反応体を供給し前記排気口より排気する工程と、
前記基板に対して前記第2ノズルよりも前記排気口に近い側に配置された第3ノズルより第2反応体を供給し前記排気口より排気する工程と、
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膜を形成する工程を有し、
前記原料供給時に、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成する前記膜の基板面内膜厚分布を制御する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。
(Appendix 1)
According to one aspect of the invention,
Supplying the raw material to the substrate from the first nozzle and exhausting it from an exhaust port;
Supplying a first reactant from a second nozzle located farther from the exhaust port than the first nozzle with respect to the substrate and exhausting the exhaust gas from the exhaust port;
Supplying a second reactant from a third nozzle arranged closer to the exhaust port than the second nozzle to the substrate and exhausting the second reactant from the exhaust port;
A step of forming a film on the substrate by performing a predetermined number of cycles of non-simultaneously,
When the raw material is supplied, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle, the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle, and the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle are balanced. A semiconductor device manufacturing method or substrate processing method is provided which controls the film thickness distribution in the substrate surface of the film formed on the substrate by controlling.
(付記2)
付記1に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料供給時に、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量よりも大きくする。
(Appendix 2)
The method according to Appendix 1, preferably,
At the time of supplying the raw material, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle is made higher than the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle.
(付記3)
付記2に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料供給時に、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する原料の流量と不活性ガスの流量との合計流量よりも大きくする。
(Appendix 3)
The method according to appendix 2, preferably
At the time of supplying the raw material, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle is made larger than the total flow rate of the flow rate of the raw material supplied from the first nozzle and the flow rate of the inert gas.
(付記4)
付記2または3に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料供給時に、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量よりも大きくする。
(Appendix 4)
The method according to Appendix 2 or 3, preferably
When the raw material is supplied, the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle is made higher than the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle.
(付記5)
付記4に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料供給時に、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量以上とする。より好ましくは、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量より大きくする。
(Appendix 5)
The method according to appendix 4, preferably
At the time of supplying the raw material, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle is set to be equal to or higher than the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle. More preferably, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle is made larger than the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle.
(付記6)
付記2または3に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料供給時に、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量以下とする。より好ましくは、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と同等とする。
(Appendix 6)
The method according to Appendix 2 or 3, preferably
At the time of supplying the raw material, the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle is set to be equal to or less than the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle. More preferably, the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle is made equal to the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle.
(付記7)
付記1に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料供給時に、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量より小さくし、
前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量よりも大きくする。
(Appendix 7)
The method according to Appendix 1, preferably,
When supplying the raw material, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle is made smaller than the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle,
The flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle is made higher than the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle.
(付記8)
付記7に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料供給時に、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する原料の流量と不活性ガスの流量との合計流量よりも大きくする。
(Appendix 8)
The method according to appendix 7, preferably
At the time of supplying the raw material, the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle is made higher than the total flow rate of the flow rate of the raw material supplied from the first nozzle and the flow rate of the inert gas.
(付記9)
付記7または8に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料供給時に、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と同等とする。
(Appendix 9)
The method according to supplementary note 7 or 8, preferably,
At the time of supplying the raw material, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle is made equal to the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle.
(付記10)
付記1に記載の方法であって、好ましくは、
前記原料供給時に、前記第2ノズルおよび前記第3ノズルのそれぞれより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と同等とする。
(Appendix 10)
The method according to Appendix 1, preferably,
At the time of supplying the raw material, the flow rate of the inert gas supplied from each of the second nozzle and the third nozzle is made equal to the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle.
(付記11)
本発明の他の態様によれば、
基板に対して処理が行われる処理室と、
前記処理室内を排気口より排気する排気系と、
前記処理室内へ第1ノズルより原料を供給する原料供給系と、
前記処理室内へ前記第1ノズルよりも前記排気口から遠い側に配置された第2ノズルより第1反応体を供給する第1反応体供給系と、
前記処理室内へ前記第2ノズルよりも前記排気口に近い側に配置された第3ノズルより第2反応体を供給する第2反応体供給系と、
前記処理室内へ前記第1ノズル、前記第2ノズルおよび前記第3ノズルより不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記第1ノズルより前記原料を供給し前記排気口より排気する処理と、前記基板に対して前記第2ノズルより前記第1反応体を供給し前記排気口より排気する処理と、前記基板に対して前記第3ノズルより前記第2反応体を供給し前記排気口より排気する処理と、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膜を形成する処理を行わせ、前記原料供給時に、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成する前記膜の基板面内膜厚分布を制御するように、前記原料供給系、前記第1反応体供給系、前記第2反応体供給系、前記不活性ガス供給系、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が提供される。
(Appendix 11)
According to another aspect of the invention,
A processing chamber where processing is performed on the substrate,
An exhaust system for exhausting the processing chamber from an exhaust port,
A raw material supply system for supplying a raw material from the first nozzle into the processing chamber,
A first reactant supply system for supplying a first reactant into the processing chamber from a second nozzle located farther from the exhaust port than the first nozzle;
A second reactant supply system for supplying a second reactant into the processing chamber from a third nozzle arranged closer to the exhaust port than the second nozzle;
An inert gas supply system for supplying an inert gas from the first nozzle, the second nozzle and the third nozzle into the processing chamber;
In the processing chamber, a process of supplying the raw material to the substrate from the first nozzle and exhausting the raw material from the exhaust port, and a process of supplying the raw material to the substrate from the second nozzle and supplying the first reactant from the exhaust port. A film is formed on the substrate by performing a predetermined number of cycles of non-simultaneously performing a process of exhausting and a process of supplying the second reactant to the substrate from the third nozzle and exhausting from the exhaust port. And the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle, the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle, and the inert gas supplied from the first nozzle when the raw material is supplied. The raw material supply system, the first reactant supply system, the second reactant so that the film thickness distribution in the substrate surface of the film formed on the substrate is controlled by controlling the balance with the flow rate. A controller configured to control a supply system, the inert gas supply system, and the exhaust system;
Provided is a substrate processing apparatus.
(付記12)
本発明のさらに他の態様によれば、
基板処理装置の処理室内の基板に対して第1ノズルより原料を供給し排気口より排気する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記第1ノズルよりも前記排気口から遠い側に配置された第2ノズルより第1反応体を供給し前記排気口より排気する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記第2ノズルよりも前記排気口に近い側に配置された第3ノズルより第2反応体を供給し前記排気口より排気する手順と、
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膜を形成する手順と、
前記原料供給時に、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成する前記膜の基板面内膜厚分布を制御する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム、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。
(Appendix 12)
According to yet another aspect of the invention,
A procedure of supplying the raw material from the first nozzle to the substrate in the processing chamber of the substrate processing apparatus and exhausting it from the exhaust port;
A procedure of supplying a first reactant from a second nozzle arranged farther from the exhaust port than the first nozzle with respect to the substrate in the processing chamber and exhausting the reactant from the exhaust port;
A step of supplying a second reactant from a third nozzle arranged closer to the exhaust port than the second nozzle with respect to the substrate in the processing chamber and exhausting the second reactant from the exhaust port;
A step of forming a film on the substrate by performing a predetermined number of cycles that do not simultaneously,
When the raw material is supplied, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle, the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle, and the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle are balanced. By controlling, a procedure for controlling the in-plane film thickness distribution of the film formed on the substrate,
There is provided a program for causing the substrate processing apparatus to execute the above, or a computer-readable recording medium recording the program.
200 ウエハ(基板)
249a ノズル(第1ノズル)
249b ノズル(第2ノズル)
249c ノズル(第3ノズル)
231a 排気口
200 wafers (substrates)
249a nozzle (first nozzle)
249b nozzle (second nozzle)
249c nozzle (third nozzle)
231a exhaust port
Claims (15)
前記基板に対して前記第1ノズルよりも前記排気口から遠い側であって前記基板の側方に配置された第2ノズルより第1反応体を供給し前記排気口より排気する工程と、
前記基板に対して前記第2ノズルよりも前記排気口に近い側であって前記基板の側方に配置された第3ノズルより第2反応体を供給し前記排気口より排気する工程と、
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膜を形成する工程を有し、
前記原料供給時に、前記第1ノズル、前記第2ノズル、および前記第3ノズルのそれぞれより不活性ガスを供給し、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成する前記膜の基板面内膜厚分布を制御する半導体装置の製造方法。 Supplying a raw material to a substrate from a first nozzle arranged on the side of the substrate and exhausting the raw material from an exhaust port;
Supplying a first reactant from a second nozzle disposed on the side of the substrate farther from the exhaust port than the first nozzle with respect to the substrate and exhausting the exhaust gas from the exhaust port;
Supplying a second reactant from a third nozzle arranged on the side of the substrate closer to the exhaust port than the second nozzle with respect to the substrate and exhausting the exhaust gas from the exhaust port;
A step of forming a film on the substrate by performing a predetermined number of cycles of non-simultaneously,
At the time of supplying the raw material, an inert gas is supplied from each of the first nozzle, the second nozzle, and the third nozzle, and the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle and the third nozzle are supplied. A semiconductor device that controls the in-substrate film thickness distribution of the film formed on the substrate by controlling the balance between the flow rate of the inert gas and the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle. Manufacturing method.
前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量を、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量よりも大きくする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 When supplying the raw material, the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle is made smaller than the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle is made higher than the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle.
前記処理室内を排気口より排気する排気系と、
前記処理室内へ基板の側方に配置された第1ノズルより原料を供給する原料供給系と、
前記処理室内へ前記第1ノズルよりも前記排気口から遠い側であって基板の側方に配置された第2ノズルより第1反応体を供給する第1反応体供給系と、
前記処理室内へ前記第2ノズルよりも前記排気口に近い側であって基板の側方に配置された第3ノズルより第2反応体を供給する第2反応体供給系と、
前記処理室内へ前記第1ノズル、前記第2ノズルおよび前記第3ノズルより不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
前記処理室内において、基板に対して前記第1ノズルより前記原料を供給し前記排気口より排気する処理と、前記基板に対して前記第2ノズルより前記第1反応体を供給し前記排気口より排気する処理と、前記基板に対して前記第3ノズルより前記第2反応体を供給し前記排気口より排気する処理と、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膜を形成する処理を行わせ、前記原料供給時に、前記第1ノズル、前記第2ノズル、および前記第3ノズルのそれぞれより不活性ガスを供給し、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成する前記膜の基板面内膜厚分布を制御するように、前記原料供給系、前記第1反応体供給系、前記第2反応体供給系、前記不活性ガス供給系、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。 A processing chamber where processing is performed on the substrate,
An exhaust system for exhausting the processing chamber from an exhaust port,
A raw material supply system for supplying a raw material into the processing chamber from a first nozzle arranged laterally of the substrate;
A first reactant supply system for supplying the first reactant into the processing chamber from a second nozzle arranged on the side of the substrate farther from the exhaust port than the first nozzle;
A second reactant supply system for supplying a second reactant into the processing chamber from a third nozzle arranged on the side of the substrate closer to the exhaust port than the second nozzle;
An inert gas supply system for supplying an inert gas from the first nozzle, the second nozzle and the third nozzle into the processing chamber;
In the processing chamber, a process of supplying the raw material to the substrate from the first nozzle and exhausting the raw material from the exhaust port, and a process of supplying the raw material to the substrate from the second nozzle and supplying the first reactant from the exhaust port. A film is formed on the substrate by performing a predetermined number of cycles of non-simultaneously performing a process of exhausting and a process of supplying the second reactant to the substrate from the third nozzle and exhausting from the exhaust port. When the raw material is supplied, an inert gas is supplied from each of the first nozzle, the second nozzle, and the third nozzle, and a flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle, By controlling the balance between the flow rate of the inert gas supplied from the third nozzle and the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle, the in-plane film thickness of the film formed on the substrate is controlled. A controller configured to control the raw material supply system, the first reactant supply system, the second reactant supply system, the inert gas supply system, and the exhaust system so as to control distribution.
A substrate processing apparatus having.
前記処理室内の前記基板に対して前記第1ノズルよりも前記排気口から遠い側であって前記基板の側方に配置された第2ノズルより第1反応体を供給し前記排気口より排気する手順と、
前記処理室内の前記基板に対して前記第2ノズルよりも前記排気口に近い側であって前記基板の側方に配置された第3ノズルより第2反応体を供給し前記排気口より排気する手順と、
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膜を形成する手順と、
前記原料供給時に、前記第1ノズル、前記第2ノズル、および前記第3ノズルのそれぞれより不活性ガスを供給し、前記第2ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第3ノズルより供給する不活性ガスの流量と、前記第1ノズルより供給する不活性ガスの流量と、のバランスを制御することで、前記基板上に形成する前記膜の基板面内膜厚分布を制御する手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。 A procedure of supplying a raw material to a substrate in a processing chamber of the substrate processing apparatus from a first nozzle arranged on the side of the substrate and exhausting the material from an exhaust port;
The first reactant is supplied to the substrate in the processing chamber from a second nozzle disposed on the side of the substrate farther from the exhaust port than the first nozzle and is exhausted from the exhaust port. Procedure and
The second reactant is supplied to the substrate in the processing chamber from a third nozzle located on the side closer to the exhaust port than the second nozzle and lateral to the substrate and exhausted from the exhaust port. Procedure and
A step of forming a film on the substrate by performing a predetermined number of cycles that do not simultaneously,
At the time of supplying the raw material, an inert gas is supplied from each of the first nozzle, the second nozzle, and the third nozzle, and the flow rate of the inert gas supplied from the second nozzle and the third nozzle are supplied. A procedure of controlling the in-substrate film thickness distribution of the film formed on the substrate by controlling the balance between the flow rate of the inert gas and the flow rate of the inert gas supplied from the first nozzle; ,
A program that causes the substrate processing apparatus to execute the program.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019142850A JP6731527B2 (en) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019142850A JP6731527B2 (en) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016179183A Division JP6568508B2 (en) | 2016-09-14 | 2016-09-14 | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019195106A JP2019195106A (en) | 2019-11-07 |
JP6731527B2 true JP6731527B2 (en) | 2020-07-29 |
Family
ID=68469649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019142850A Active JP6731527B2 (en) | 2019-08-02 | 2019-08-02 | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6731527B2 (en) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4929811B2 (en) * | 2006-04-05 | 2012-05-09 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing equipment |
JP5384291B2 (en) * | 2008-11-26 | 2014-01-08 | 株式会社日立国際電気 | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, and substrate processing apparatus |
JP2014067783A (en) * | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and substrate processing method |
JP6128969B2 (en) * | 2013-06-03 | 2017-05-17 | 株式会社日立国際電気 | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and program |
JP5852147B2 (en) * | 2014-01-23 | 2016-02-03 | 株式会社日立国際電気 | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, program, and recording medium |
JP2015173226A (en) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | 株式会社アルバック | Vacuum deposition apparatus and deposition method using this apparatus |
KR101977522B1 (en) * | 2015-01-07 | 2019-05-10 | 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and recording medium |
-
2019
- 2019-08-02 JP JP2019142850A patent/JP6731527B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019195106A (en) | 2019-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6568508B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
JP7464638B2 (en) | Substrate processing apparatus, plasma generating apparatus, reaction tube, plasma generating method, substrate processing method, semiconductor device manufacturing method and program | |
US9508543B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and non-transitory computer-readable recording medium | |
KR101995135B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program | |
JP2018164014A (en) | Substrate processing device, method of manufacturing semiconductor device, and program | |
KR101992156B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, gas supply system and program | |
US11591694B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, method of processing substrate, substrate processing apparatus, and recording medium | |
US10910214B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium | |
JP6529927B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
JP6055879B1 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
KR20180106897A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and program | |
US11753716B2 (en) | Method of processing substrate, substrate processing apparatus, recording medium, and method of manufacturing semiconductor device | |
WO2018088003A1 (en) | Manufacturing method for semiconductor device, substrate processing device, and program | |
JP2018101687A (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus and program | |
JP2018163931A (en) | Substrate processing device, method of manufacturing semiconductor device, and program | |
JP6731527B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
WO2019180805A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device, substrate-processing device, and program | |
JP6857760B2 (en) | Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices, and programs | |
JP7186909B2 (en) | Substrate processing method, semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
JP7349033B2 (en) | Substrate processing method, semiconductor device manufacturing method, substrate processing device, and program | |
JP6857759B2 (en) | Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices, and programs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190802 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200529 |
|
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: 20200609 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200706 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6731527 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |