JP6807275B2 - Film formation method and film deposition equipment - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に所定の膜を成膜する成膜方法および成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus for forming a predetermined film on an object to be processed such as a semiconductor wafer.

従来から、半導体デバイスの製造において、半導体ウエハ(以下、単にウエハともいう)に対して高スループットで成膜処理を行うことができる成膜装置として、バッチ式の縦型成膜装置が知られている。 Conventionally, in the manufacture of semiconductor devices, a batch type vertical film forming apparatus has been known as a film forming apparatus capable of performing a film forming process on a semiconductor wafer (hereinafter, also simply referred to as a wafer) with high throughput. There is.

半導体デバイスの寸法の微細化、およびウエハの大口径化にともない、より均一な成膜が可能なバッチ式の縦型成膜装置として、処理容器内の基板の保持領域に、各ウエハに対応する位置に複数のガス吐出孔を有するガスインジェクター(ガス分散ノズル)を垂直に配置するとともに、ガスインジェクターに対向する位置に排気口を設け、各ガス吐出孔から各ウエハの表面に沿って処理ガスを供給して均一なガス流を形成するサイドフロー方式またはクロスフロー方式の成膜装置が用いられている(例えば特許文献1)。 As a batch-type vertical film-forming device that enables more uniform film formation as the dimensions of semiconductor devices become smaller and the diameter of wafers increases, each wafer is supported in the holding area of the substrate in the processing container. A gas injector (gas dispersion nozzle) having a plurality of gas discharge holes is vertically arranged at the position, and an exhaust port is provided at a position facing the gas injector, and the processing gas is discharged from each gas discharge hole along the surface of each wafer. A side-flow type or cross-flow type film forming apparatus that supplies and forms a uniform gas flow is used (for example, Patent Document 1).

特開2011−135044号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-135044

ところで、半導体デバイスは微細化・複雑化の一途をたどり、上記特許文献1に記載された技術でも膜の均一性が不十分となりつつある。特に、パターンが形成された、いわゆるパターンウエハにおいては、ウエハ上の成膜原料ガスの濃度が均一であっても、成膜原料ガスがウエハの中央部に達する前に消費されてウエハ中央部の膜厚が薄くなるマイクロローディング効果が問題となる。 By the way, semiconductor devices are becoming finer and more complicated, and even with the technique described in Patent Document 1, the uniformity of the film is becoming insufficient. In particular, in a so-called pattern wafer in which a pattern is formed, even if the concentration of the film-forming raw material gas on the wafer is uniform, the film-forming raw material gas is consumed before reaching the center of the wafer and is consumed in the center of the wafer. The microloading effect of thinning the film becomes a problem.

このことは、半導体ウエハ上の成膜原料ガスの濃度が均一であっても、均一な膜を成膜することができないことを意味する。すなわち、均一な膜を成膜するためには、ウエハ上の成膜原料ガスの濃度分布を制御することが必要となる。 This means that even if the concentration of the film-forming raw material gas on the semiconductor wafer is uniform, a uniform film cannot be formed. That is, in order to form a uniform film, it is necessary to control the concentration distribution of the film-forming raw material gas on the wafer.

このため、特許文献1に記載されたサイドフロー方式またはクロスフロー方式のバッチ式の縦型成膜装置を用いて、成膜原料ガスの濃度分布を制御して膜厚を制御する技術が望まれる。 Therefore, a technique for controlling the film thickness by controlling the concentration distribution of the film-forming raw material gas by using the side-flow method or cross-flow type batch-type vertical film forming apparatus described in Patent Document 1 is desired. ..

しかしながら、サイドフロー方式またはクロスフロー方式のバッチ式の縦型成膜装置で形成される、ガスインジェクター→ウエハ→排気口という成膜原料ガスの流れの体系が形成されているため、排気口側へ向かうほど成膜原料ガスが反応して形成される反応活性種が高くなる。このような傾向は、成膜原料ガスが持つ物性に密接にかかわっているため、反応活性種の濃度分布を操作するためには、プロセス条件や装置構成を大幅に変更する必要がある。また、一度分解が進んで反応活性種の濃度が上がった領域を低濃度化させることも困難なため、成膜原料ガスの分布を制御して反応活性種の濃度分布を制御することは困難である。 However, since the flow system of the film-forming raw material gas of gas injector → wafer → exhaust port formed by the side-flow method or cross-flow type batch type vertical film forming apparatus is formed, it is moved to the exhaust port side. The more the film-forming raw material gas reacts, the higher the number of reactive species formed. Since such a tendency is closely related to the physical characteristics of the film-forming raw material gas, it is necessary to drastically change the process conditions and the apparatus configuration in order to manipulate the concentration distribution of the reactive species. In addition, it is difficult to reduce the concentration in the region where the concentration of the reactive species has increased once the decomposition has progressed, so it is difficult to control the concentration distribution of the reactive species by controlling the distribution of the film-forming raw material gas. is there.

したがって、本発明は、サイドフロー方式またはクロスフロー方式のバッチ式の縦型成膜装置を用いて、被処理体上の反応活性種の濃度分布を制御することができる成膜技術を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a film forming technique capable of controlling the concentration distribution of reactive species on an object to be treated by using a side flow type or cross flow type batch type vertical film forming apparatus. Is the subject.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点は、真空保持可能な処理容器内に、複数の被処理体を多段に配置し、前記複数の被処理体の側方の所定の位置に設けられた成膜原料ガス供給部から複数の被処理体の表面に沿って成膜原料ガスを供給し、被処理体上で成膜原料ガスから生じた反応活性種により複数の被処理体に一括して所定の膜を成膜する成膜方法であって、前記所定の位置とは異なる位置に設けられた濃度調整用ガス供給部から濃度調整用のガスを、前記複数の被処理体の表面の前記成膜原料ガスの濃度分布が高い部分に供給し、前記濃度分布の高い部分を前記濃度調整用ガスの供給方向へ移動させることで、前記複数の被処理体上での前記反応活性種の濃度分布を制御することを特徴とする成膜方法を提供する。
本発明の第2の観点は、真空保持可能な処理容器内に、複数の被処理体を多段に配置し、前記複数の被処理体の側方の所定の位置に設けられた成膜原料ガス供給部から複数の被処理体の表面に沿って成膜原料ガスを供給し、被処理体上で成膜原料ガスから生じた反応活性種により複数の被処理体に一括して所定の膜を成膜する成膜方法であって、前記所定の位置とは異なる位置で、かつ前記処理容器の周囲に複数の濃度調整用ガス供給部を設け、前記複数の被処理体の表面の成膜原料ガスの濃度分布に応じて、前記複数の濃度調整用ガス分散ノズルからの濃度調整用ガスの供給および停止、ならびに各濃度調整用ガス分散ノズルからの供給量を制御して、前記複数の被処理体の表面の成膜原料ガスの濃度分布の高い部分を移動させ、前記複数の被処理体上での前記反応活性種の濃度分布を制御することを特徴とする成膜方法を提供する。
To solve the above problems, a first aspect of the present invention, the vacuum can be held processing chamber, the object to be processed in several place in multiple stages, a predetermined position on the side of said plurality of workpiece A film-forming raw material gas is supplied along the surface of a plurality of objects to be processed from a film-forming raw material gas supply unit provided in collectively to a film forming method for forming a predetermined film, the predetermined gas for adjusting the concentration of the concentration control gas supply portion provided in a position different from the position before Symbol plurality of the processed By supplying the film-forming raw material gas on the surface of the body to a portion having a high concentration distribution and moving the portion having a high concentration distribution in the supply direction of the concentration adjusting gas, the said film-forming raw material gas on the plurality of objects to be treated. Provided is a film forming method characterized by controlling the concentration distribution of reactive species.
A second aspect of the present invention is to arrange a plurality of objects to be processed in multiple stages in a processing container capable of holding a vacuum, and to provide a film-forming raw material gas at a predetermined position on the side of the plurality of objects to be processed. A film-forming raw material gas is supplied from the supply unit along the surfaces of a plurality of objects to be processed, and a predetermined film is collectively applied to the plurality of objects to be processed by the reactive species generated from the film-forming raw material gas on the object to be processed. It is a film forming method for forming a film, in which a plurality of concentration adjusting gas supply units are provided at a position different from the predetermined position and around the processing container, and a film forming raw material on the surface of the plurality of objects to be processed. The supply and stop of the concentration adjusting gas from the plurality of concentration adjusting gas dispersion nozzles and the supply amount from each concentration adjusting gas dispersion nozzle are controlled according to the gas concentration distribution, and the plurality of objects to be treated are controlled. Provided is a film forming method characterized in that a portion having a high concentration distribution of a film-forming raw material gas on the surface of a body is moved to control the concentration distribution of the reactive species on the plurality of objects to be treated.

本発明の第の観点は、複数の被処理体上に所定の膜を一括して形成する成膜装置であって、前記複数の被処理体収容され、多段に配置される真空保持可能な処理容器と、前記複数の被処理体の側方の所定の位置に設けられ、成膜原料ガスを前記被処理体の表面に沿って供給する成膜原料ガス供給部と、前記所定の位置とは異なる位置に設けられ、濃度調整用のガスを前記複数の被処理体の表面に供給する濃度調整用ガス供給部と、前記成膜原料ガス供給部および前記濃度調整用ガス供給部からの前記成膜原料ガスおよび前記濃度調整用ガスの供給を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記成膜原料ガス供給部から前記処理容器内の前記被処理体の表面に成膜原料ガスを供給させ、かつ、前記濃度調整用ガス供給部から濃度調整用ガスを、前記複数の被処理体の表面の前記成膜原料ガスの濃度分布が高い部分に供給させ、前記濃度分布の高い部分を前記濃度調整用ガスの供給方向へ移動させることで、前記複数の被処理体上に形成された前記原料ガスから生じた反応活性種の濃度分布を制御することを特徴とする成膜装置を提供する。
本発明の第4の観点は、複数の被処理体上に所定の膜を一括して形成する成膜装置であって、前記複数の被処理体が収容され、多段に配置される真空保持可能な処理容器と、前記複数の被処理体の側方の所定の位置に設けられ、成膜原料ガスを前記被処理体の表面に沿って供給する成膜原料ガス供給部と、前記所定の位置とは異なる位置で、かつ前記処理容器の周囲に設けられ、濃度調整用のガスを前記複数の被処理体の表面に供給する複数の濃度調整用ガス供給部と、前記成膜原料ガス供給部および前記濃度調整用ガス供給部からの前記成膜原料ガスおよび前記濃度調整用ガスの供給を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記成膜原料ガス供給部から前記処理容器内の前記被処理体の表面に成膜原料ガスを供給させ、かつ、前記複数の被処理体の表面の成膜原料ガスの濃度分布に応じて、前記複数の濃度調整用ガス分散ノズルからの濃度調整用ガスの供給および停止、ならびに各濃度調整用ガス分散ノズルからの供給量を制御して、前記複数の被処理体の表面の成膜原料ガスの濃度分布の高い部分を移動させ、前記複数の被処理体上での前記反応活性種の濃度分布を制御することを特徴とする成膜装置を提供する。
A third aspect of the present invention is a film forming apparatus that collectively forms a predetermined film on a plurality of objects to be processed, and can hold a vacuum in which the plurality of objects to be processed are accommodated and arranged in multiple stages. A film-forming raw material gas supply unit provided at a predetermined position on the side of the plurality of objects to be processed and supplying the film-forming raw material gas along the surface of the object to be processed, and the predetermined positions. From the concentration-adjusting gas supply unit, the film-forming raw material gas supply unit, and the concentration-adjusting gas supply unit, which are provided at different positions from the above and supply the concentration-adjusting gas to the surfaces of the plurality of objects to be processed. A control unit for controlling the supply of the film-forming raw material gas and the concentration adjusting gas is provided, and the control unit forms a film on the surface of the object to be processed in the processing container from the film-forming raw material gas supply unit. The raw material gas is supplied, and the concentration adjusting gas is supplied from the concentration adjusting gas supply unit to a portion of the surface of the plurality of objects to be treated where the concentration distribution of the film-forming raw material gas is high. A film formation characterized by controlling the concentration distribution of reactive species generated from the raw material gas formed on the plurality of objects to be treated by moving the high portion in the supply direction of the concentration adjusting gas. Provide the device.
A fourth aspect of the present invention is a film forming apparatus that collectively forms a predetermined film on a plurality of objects to be processed, and can hold a vacuum in which the plurality of objects to be processed are accommodated and arranged in multiple stages. A processing container, a film-forming raw material gas supply unit provided at a predetermined position on the side of the plurality of objects to be processed, and supplying the film-forming raw material gas along the surface of the object to be processed, and the predetermined positions. A plurality of concentration adjusting gas supply units provided at different positions from the above and around the processing container to supply the concentration adjusting gas to the surfaces of the plurality of objects to be processed, and the film-forming raw material gas supply unit. A control unit for controlling the supply of the film-forming raw material gas and the concentration-adjusting gas from the concentration-adjusting gas supply unit is provided, and the control unit is provided in the processing container from the film-forming raw material gas supply unit. The concentration of the film-forming raw material gas is supplied to the surface of the object to be treated, and the concentration from the plurality of concentration adjusting gas dispersion nozzles is adjusted according to the concentration distribution of the film-forming raw material gas on the surface of the plurality of objects to be treated. By controlling the supply and stop of the adjusting gas and the supply amount from each concentration adjusting gas dispersion nozzle, the portion of the surface of the plurality of objects to be treated having a high concentration distribution of the film-forming raw material gas is moved, and the plurality of components is moved. Provided is a film forming apparatus characterized by controlling the concentration distribution of the reactive active species on the object to be treated.

本発明の第の観点は、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第1の観点または上記第2の観点の成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。 A fifth aspect of the present invention is a storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling a film forming apparatus, and the program is the first aspect or the second aspect at the time of execution . Provided is a storage medium characterized in that a computer controls the film forming apparatus so that the film forming method from the above viewpoint is performed.

本発明によれば、成膜原料ガスを供給する位置とは異なる位置から、被処理体表面に濃度調整用ガスを供給することにより、被処理体上において、成膜原料ガスから生じた反応活性種の濃度分布を制御することができる。 According to the present invention, by supplying the concentration adjusting gas to the surface of the object to be processed from a position different from the position where the film-forming raw material gas is supplied, the reaction activity generated from the film-forming raw material gas on the object to be processed The concentration distribution of the species can be controlled.

本発明の成膜方法を実施するための成膜装置の基本構成を示す縦断面図である。It is a vertical sectional view which shows the basic structure of the film forming apparatus for carrying out the film forming method of this invention. 本発明の成膜方法を実施するための成膜装置の基本構成を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the basic structure of the film-forming apparatus for carrying out the film-forming method of this invention. 図1、図2に示す成膜装置によりHCDガスを用いてSiを堆積する際の反応活性種であるSiClの濃度分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concentration distribution of SiCl 2 , which is a reactive species at the time of depositing Si using HCD gas by the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2. 本発明の第1の実施形態の第1の例に係る成膜装置を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the film forming apparatus which concerns on 1st example of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第2の例に係る成膜装置を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the film forming apparatus which concerns on 2nd example of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第3の例に係る成膜装置を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the film forming apparatus which concerns on 3rd example of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る成膜装置を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the film forming apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 基本構成の成膜装置におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in the film forming apparatus of a basic structure. 第1の実施形態の第1の例におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in 1st example of 1st Embodiment. 第1の実施形態の第2の例におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in the 2nd example of 1st Embodiment. 第1の実施形態の第3の例におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in the 3rd example of 1st Embodiment. 基本構成の成膜装置におけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in the film forming apparatus of a basic structure. 第2の実施形態における第1のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the 1st simulation result in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における第2のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the 2nd simulation result in 2nd Embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能および構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

<成膜装置の基本構成>
図1は本発明の成膜方法を実施するための成膜装置の基本構成を示す縦断面図、図2は図1に示す成膜装置の水平断面図である。
<Basic configuration of film forming equipment>
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a basic configuration of a film forming apparatus for carrying out the film forming method of the present invention, and FIG. 2 is a horizontal sectional view of the film forming apparatus shown in FIG.

ここでは、シリコン原料としてヘキサクロロジシラン(HCD;SiCl)を用い、HCDガスと酸化剤とを交互に供給する原子層堆積法(ALD)によりSiO膜を形成する成膜装置を例にとって説明する。 Here, an example is a film forming apparatus in which hexachlorodisilane (HCD; Si 2 Cl 6 ) is used as a silicon raw material and a SiO 2 film is formed by an atomic layer deposition method (ALD) in which HCD gas and an oxidizing agent are alternately supplied. explain.

本例の成膜装置100はクロスフロー方式のバッチ式縦型成膜装置と同様の構成を有している。成膜装置100は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器1を有している。この処理容器1の全体は、例えば石英により形成されており、この処理容器1内の上端部近傍には、石英製の天井板2が設けられてその下側の領域が封止されている。また、この処理容器1の下端開口部には、円筒体状に成形された金属製のマニホールド3がOリング等のシール部材4を介して連結されている。 The film forming apparatus 100 of this example has the same configuration as the cross-flow type batch type vertical film forming apparatus. The film forming apparatus 100 has a cylindrical processing container 1 with a ceiling whose lower end is opened. The entire processing container 1 is formed of, for example, quartz, and a quartz ceiling plate 2 is provided in the vicinity of the upper end portion of the processing container 1 to seal the lower region thereof. Further, a metal manifold 3 formed in a cylindrical shape is connected to the lower end opening of the processing container 1 via a seal member 4 such as an O-ring.

マニホールド3は処理容器1の下端を支持しており、このマニホールド3の下方から被処理体として複数枚、例えば50〜150枚の半導体ウエハ(シリコンウエハ)Wを多段に載置した石英製のウエハボート5が処理容器1内に挿入されるようになっている。このウエハボート5は3本のロッド6を有し(図2参照)、ロッド6に形成された溝(図示せず)により複数枚のウエハWが支持される。 The manifold 3 supports the lower end of the processing container 1, and a quartz wafer on which a plurality of semiconductor wafers (silicon wafers) W, for example, 50 to 150 wafers (silicon wafers) W, are placed in multiple stages as an object to be processed from below the manifold 3. The boat 5 is inserted into the processing container 1. The wafer boat 5 has three rods 6 (see FIG. 2), and a plurality of wafers W are supported by grooves (not shown) formed in the rods 6.

このウエハボート5は、石英製の保温筒7を介してテーブル8上に載置されており、このテーブル8は、マニホールド3の下端開口部を開閉する金属(ステンレス)製の蓋部9を貫通する回転軸10上に支持される。 The wafer boat 5 is placed on a table 8 via a quartz heat insulating cylinder 7, and the table 8 penetrates a metal (stainless steel) lid 9 that opens and closes the lower end opening of the manifold 3. It is supported on the rotating shaft 10.

そして、この回転軸10の貫通部には、磁性流体シール11が設けられており、回転軸10を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部9の周辺部とマニホールド3の下端部との間には、処理容器1内のシール性を保持するためのシール部材12が介設されている。 A magnetic fluid seal 11 is provided at the penetrating portion of the rotating shaft 10, and the rotating shaft 10 is airtightly sealed and rotatably supported. Further, a sealing member 12 for maintaining the sealing property in the processing container 1 is interposed between the peripheral portion of the lid portion 9 and the lower end portion of the manifold 3.

回転軸10は、例えばボートエレベータ等の昇降機構(図示せず)に支持されたアーム13の先端に取り付けられており、ウエハボート5および蓋部9等を一体的に昇降して処理容器1内に対して挿脱される。なお、テーブル8を蓋部9側へ固定して設け、ウエハボート5を回転させることなくウエハWの処理を行うようにしてもよい。 The rotating shaft 10 is attached to the tip of an arm 13 supported by, for example, an elevating mechanism (not shown) of a boat elevator or the like, and integrally elevates the wafer boat 5 and the lid 9 or the like in the processing container 1. Is inserted and removed. The table 8 may be fixedly provided on the lid 9 side so that the wafer W can be processed without rotating the wafer boat 5.

また、成膜装置100は、処理容器1内へ成膜原料ガスとしてHCDガスを供給する成膜原料ガス供給機構14と、パージガスとして用いる不活性ガス、例えばNガス、Arガス等を供給する不活性ガス供給機構15と、酸化剤、例えばOガスとHガスとの混合ガス、Oガス、Oガス等を供給する酸化剤供給機構16とを有している。 Further, the film forming apparatus 100 supplies a deposition material gas supply mechanism 14 for supplying the HCD gas as the film forming raw material gas, the inert gas used as a purge gas, for example, N 2 gas, Ar gas or the like into the processing container 1 It has an inert gas supply mechanism 15 and an oxidant supply mechanism 16 that supplies an oxidizing agent, for example, a mixed gas of O 2 gas and H 2 gas, O 2 gas, O 3 gas, and the like.

成膜原料ガス供給機構14は、成膜原料ガス供給源18と、成膜原料ガス供給源18から成膜原料ガスを導くガス配管19と、このガス配管19に接続されて処理容器1内に成膜原料ガスを導くガス分散ノズル20とを有している。 The film-forming raw material gas supply mechanism 14 is connected to the film-forming raw material gas supply source 18, the gas pipe 19 that guides the film-forming raw material gas from the film-forming raw material gas supply source 18, and the gas pipe 19 into the processing container 1. It has a gas dispersion nozzle 20 that guides the film-forming raw material gas.

不活性ガス供給機構15は、不活性ガス供給源21と、不活性ガス供給源21から不活性ガスを導くガス配管22と、処理容器1内に不活性ガスを導くガス分散ノズル23とを有している。 The inert gas supply mechanism 15 includes an inert gas supply source 21, a gas pipe 22 for guiding the inert gas from the inert gas supply source 21, and a gas dispersion nozzle 23 for guiding the inert gas into the processing container 1. doing.

酸化剤供給機構16は、酸化剤供給源24と、処理容器内に酸化剤を導くガス配管25と、処理容器1内に酸化剤を導くガス分散ノズル26とを有している。 The oxidant supply mechanism 16 has an oxidant supply source 24, a gas pipe 25 for guiding the oxidant into the processing container, and a gas dispersion nozzle 26 for guiding the oxidant into the processing container 1.

ガス分散ノズル20、23および26は、石英からなり、マニホールド3の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。これらガス分散ノズル20、23および26の垂直部分には、ウエハボート5のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って、それぞれ複数のガス吐出孔20a、23aおよび26a(20a、26aについては図2にのみ図示)がウエハWの間隔に対応した所定の間隔で形成されている。これにより、各ガス吐出孔20a、23a、および26aから水平方向に処理容器1内の各ウエハWの表面に向けて略均一にガスを吐出することができる。 The gas dispersion nozzles 20, 23 and 26 are made of quartz, penetrate the side wall of the manifold 3 inward, bend upward and extend vertically. For the plurality of gas discharge holes 20a, 23a and 26a (20a, 26a) in the vertical portions of the gas dispersion nozzles 20, 23 and 26, respectively, over the length in the vertical direction corresponding to the wafer support range of the wafer boat 5. (Shown only in FIG. 2) are formed at predetermined intervals corresponding to the intervals of the wafers W. As a result, gas can be discharged horizontally from the gas discharge holes 20a, 23a, and 26a toward the surface of each wafer W in the processing container 1 substantially uniformly.

ガス配管19、22、25には、それぞれ開閉弁19a、22a、25aおよび流量制御器19b、22b、25bが設けられている。 The gas pipes 19, 22 and 25 are provided with on-off valves 19a, 22a and 25a and flow rate controllers 19b, 22b and 25b, respectively.

処理容器1は、処理容器1の外壁に気密に溶接され、ガス分散ノズル20、23および26を収容する収容区画壁32を備えている。収容区画壁32は、例えば、石英により形成される。収容区画壁32は断面凹状をなし、処理容器1の側壁に形成された開口31を覆う。開口31は、ウエハボート5に支持されている全ての半導体ウエハWを上下方向にカバーできるように、上下方向に細長く形成される。収容区画壁32により規定される内側空間には、上述した成膜原料ガスを吐出するための分散ノズル20、不活性ガスを吐出するための分散ノズル23、および酸化剤を吐出するための分散ノズル26が配置されている。分散ノズル20から吐出される成膜原料ガス、分散ノズル23から吐出される不活性ガス、分散ノズル26から吐出される酸化剤は、開口31を介して処理容器1の内部へと供給される。 The processing container 1 is airtightly welded to the outer wall of the processing container 1 and includes a storage compartment wall 32 for accommodating the gas dispersion nozzles 20, 23 and 26. The containment compartment wall 32 is formed of, for example, quartz. The storage compartment wall 32 has a concave cross section and covers the opening 31 formed in the side wall of the processing container 1. The opening 31 is formed elongated in the vertical direction so as to cover all the semiconductor wafers W supported by the wafer boat 5 in the vertical direction. In the inner space defined by the storage compartment wall 32, the dispersion nozzle 20 for discharging the film-forming raw material gas, the dispersion nozzle 23 for discharging the inert gas, and the dispersion nozzle for discharging the oxidizing agent are in the inner space. 26 are arranged. The film-forming raw material gas discharged from the dispersion nozzle 20, the inert gas discharged from the dispersion nozzle 23, and the oxidizing agent discharged from the dispersion nozzle 26 are supplied to the inside of the processing container 1 through the opening 31.

実施形態では、ガス分散ノズル20、23、26は、後述する収容区画壁32内の異なる位置に1本ずつ設けられているが、いずれかを2本以上設けるようにしてもよい。また、ノズル20に不活性ガス配管を接続して原料ガスとともにキャリアガスとして不活性ガスを吐出するようにしてもよい。また、ノズル26に不活性ガス配管を接続して酸化剤とともにキャリアガスとして不活性ガスを吐出するようにしてもよい。 In the embodiment, the gas dispersion nozzles 20, 23, and 26 are provided one by one at different positions in the storage compartment wall 32 described later, but two or more of them may be provided. Further, the inert gas pipe may be connected to the nozzle 20 to discharge the inert gas as a carrier gas together with the raw material gas. Further, the inert gas pipe may be connected to the nozzle 26 to discharge the inert gas as a carrier gas together with the oxidizing agent.

開口31に対向する処理容器1の側壁部分には、処理容器1内を真空排気するための排気口37が設けられている。この排気口37はウエハボート5に対応して上下に細長く形成されている。処理容器1の排気口37に対応する部分には、排気口37を覆うように断面U字状に成形された排気口カバー部材38が取り付けられている。この排気口カバー部材38は、処理容器1の側壁に沿って上方に延びている。排気口カバー部材38の下部には、排気口37を介して処理容器1を排気するための排気管39が接続されている。排気管39には、処理容器1内の圧力を制御する圧力制御バルブ40および真空ポンプ等を含む排気装置41が接続されており、排気装置41により排気管39を介して処理容器1内が排気される。すなわち、成膜装置100は、分散ノズル20、23、26からそれぞれ吐出された成膜原料ガス、不活性ガス、酸化剤は、ウエハWの表面を通って排気口37から排気されるクロスフロー方式の成膜装置である。 An exhaust port 37 for evacuating the inside of the processing container 1 is provided on the side wall portion of the processing container 1 facing the opening 31. The exhaust port 37 is vertically elongated so as to correspond to the wafer boat 5. An exhaust port cover member 38 having a U-shaped cross section is attached to a portion of the processing container 1 corresponding to the exhaust port 37 so as to cover the exhaust port 37. The exhaust port cover member 38 extends upward along the side wall of the processing container 1. An exhaust pipe 39 for exhausting the processing container 1 is connected to the lower part of the exhaust port cover member 38 via the exhaust port 37. An exhaust device 41 including a pressure control valve 40 for controlling the pressure in the processing container 1 and a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 39, and the inside of the processing container 1 is exhausted by the exhaust device 41 via the exhaust pipe 39. Will be done. That is, the film forming apparatus 100 is a cross-flow system in which the film forming raw material gas, the inert gas, and the oxidizing agent discharged from the dispersion nozzles 20, 23, and 26 are exhausted from the exhaust port 37 through the surface of the wafer W. It is a film forming apparatus of.

また、処理容器1の外周を囲むようにして処理容器1およびその内部のウエハWを加熱する筒体状の加熱機構42が設けられている。 Further, a tubular heating mechanism 42 for heating the processing container 1 and the wafer W inside the processing container 1 is provided so as to surround the outer periphery of the processing container 1.

成膜装置100は制御部50を有している。制御部50は、成膜装置100の各構成部の制御、例えばバルブ19a、22a、25aの開閉による各ガスの供給・停止、流量制御器19b、22b、25bによるガス流量の制御、排気装置41による排気制御、および加熱機構42によるウエハWの温度の制御等を行う。制御部50は、CPU(コンピュータ)を有し、上記制御を行う主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、および記憶装置を有している。記憶装置には、成膜装置100で実行される処理を制御するためのプログラム、すなわち処理レシピが格納された記憶媒体がセットされ、主制御部は、記憶媒体に記憶されている所定の処理レシピを呼び出し、その処理レシピに基づいて成膜装置100により所定の処理が行われるように制御する。 The film forming apparatus 100 has a control unit 50. The control unit 50 controls each component of the film forming apparatus 100, for example, supply / stop of each gas by opening / closing valves 19a, 22a, 25a, controlling the gas flow rate by the flow rate controllers 19b, 22b, 25b, and the exhaust device 41. Exhaust control by the heating mechanism 42, control of the temperature of the wafer W by the heating mechanism 42, and the like. The control unit 50 has a CPU (computer), a main control unit that performs the above control, and an input device, an output device, a display device, and a storage device. A program for controlling the processing executed by the film forming apparatus 100, that is, a storage medium in which the processing recipe is stored is set in the storage device, and the main control unit sets a predetermined processing recipe stored in the storage medium. Is called, and the film forming apparatus 100 controls so that a predetermined process is performed based on the process recipe.

次に、以上のように構成される成膜装置の基本構成の処理動作について説明する。以下の処理動作は制御部50における記憶部の記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて実行される。 Next, the processing operation of the basic configuration of the film forming apparatus configured as described above will be described. The following processing operation is executed based on the processing recipe stored in the storage medium of the storage unit in the control unit 50.

最初に、上述したようなトレンチやホール、配線等が所定パターンで形成された半導体ウエハW(パターンウエハ)をウエハボート5に例えば50〜150枚搭載し、ターンテーブル8に、石英製の保温筒7を介してウエハWを搭載したウエハボート5を載置し、ボートエレベータ等の昇降機構(図示せず)により上昇させることにより、下方開口部から処理容器1内へウエハボート5を搬入する。 First, for example, 50 to 150 semiconductor wafers W (pattern wafers) in which trenches, holes, wirings, etc. as described above are formed in a predetermined pattern are mounted on a wafer boat 5, and a quartz heat insulating cylinder is mounted on a turntable 8. The wafer boat 5 on which the wafer W is mounted is placed via the 7 and raised by an elevating mechanism (not shown) such as a boat elevator to carry the wafer boat 5 into the processing container 1 from the lower opening.

このとき、筒体状の加熱機構42により処理容器1内の温度を成膜に適した範囲の所定温度になるように処理容器1内を予め加熱しておく。そして、不活性ガスを供給しながら、処理容器1内を成膜に適した所定の範囲の圧力に調整した後、バルブ19aおよびバルブ25aを間欠的に開閉し、HCDガスによるSi堆積ステップ、および酸化剤による酸化ステップを、処理容器1内のパージを挟んで交互に供給し、ALDによりSiO膜を成膜する。 At this time, the inside of the processing container 1 is preheated by the tubular heating mechanism 42 so that the temperature inside the processing container 1 becomes a predetermined temperature within a range suitable for film formation. Then, while supplying an inert gas, the pressure inside the processing container 1 is adjusted to a predetermined range suitable for film formation, and then the valves 19a and 25a are intermittently opened and closed, and a Si deposition step using HCD gas and a Si deposition step are performed. Oxidation steps with an oxidizing agent are alternately supplied with a purge in the processing vessel 1 interposed therebetween, and a SiO 2 film is formed by ALD.

成膜中の各ガス流量は、流量制御器19b、22b、25dにより所定の流量に制御される。 Each gas flow rate during film formation is controlled to a predetermined flow rate by the flow rate controllers 19b, 22b, and 25d.

成膜終了後、不活性ガスの供給を継続したまま、バルブ19aおよびバルブ25aを閉じて成膜を終了し、排気装置41により排気管39を介して処理容器1内を排気しつつ、不活性ガスにより処理容器1内のパージを行う。そして、処理容器1内を常圧に戻した後、昇降機構(図示せず)によりウエハボート5を下降させてウエハボート5を処理容器1内から搬出する。 After the film formation is completed, the valve 19a and the valve 25a are closed to complete the film formation while continuing to supply the inert gas, and the inside of the processing container 1 is exhausted by the exhaust device 41 via the exhaust pipe 39 while being inert. The inside of the processing container 1 is purged with gas. Then, after returning the inside of the processing container 1 to normal pressure, the wafer boat 5 is lowered by an elevating mechanism (not shown) to carry the wafer boat 5 out of the processing container 1.

ところで、半導体デバイスの微細化にともない、微細な凹凸パターンを含めたウエハの表面積比が増大している。ここで表面積比とは、同径のウエハにおいて、微細な凹凸パターンが形成されたウエハ(以下、パターンウエハとも称する)の表面積W1を、凹凸パターンが形成されていない半導体ウエハ(以下、ベアウエハと称する)の表面積W2で除した値(W1/W2)である。 By the way, with the miniaturization of semiconductor devices, the surface area ratio of the wafer including the fine uneven pattern is increasing. Here, the surface area ratio refers to the surface area W1 of a wafer having a fine concavo-convex pattern formed (hereinafter, also referred to as a pattern wafer) in a wafer having the same diameter, and a semiconductor wafer having no concavo-convex pattern formed (hereinafter, also referred to as a bare wafer). ) Divided by the surface area W2 (W1 / W2).

複数枚のウエハを一括して処理するバッチ式装置で所定の膜を成膜する場合、ウエハW上に所定の膜を均一に成膜することを目的として、半導体ウエハを回転させながら成膜を実施しているが、この手法では、半導体ウエハの中心部が成膜原料ガスの供給口から最も遠い位置となる。 When a predetermined film is formed on a batch type apparatus that collectively processes a plurality of wafers, the film is formed while rotating the semiconductor wafer for the purpose of uniformly forming the predetermined film on the wafer W. Although this method is used, in this method, the central portion of the semiconductor wafer is located farthest from the supply port of the film-forming raw material gas.

このようなパターンウエハを成膜した場合、成膜原料ガスの消費率が増大するため、ベアウエハに対して、成膜原料ガスの供給口から最も遠い中心部の膜厚が周辺部の膜厚と比較して薄くなるマイクロローディング効果が生じる。そして、この膜厚の減少量は、表面積比と成膜のプロセス条件とで略固有の値となることが発明者らの実験によりわかっている。 When such a pattern wafer is formed, the consumption rate of the film-forming raw material gas increases, so that the film thickness of the central portion farthest from the supply port of the film-forming raw material gas is the film thickness of the peripheral portion of the bare wafer. A microloading effect is produced, which is thinner than that. Then, it is known from the experiments of the inventors that the amount of decrease in the film thickness becomes a substantially unique value depending on the surface area ratio and the process conditions of the film formation.

つまり、凹凸パターンが形成された半導体ウエハ上に均一に所定の膜を成膜するためには、ベアウエハを成膜した場合の膜厚分布と、パターンウエハを成膜した場合の膜厚分布の差を考慮して成膜を制御できるプロセス手法の確立が必要なる。 That is, in order to uniformly form a predetermined film on the semiconductor wafer on which the uneven pattern is formed, the difference between the film thickness distribution when the bare wafer is formed and the film thickness distribution when the pattern wafer is formed. It is necessary to establish a process method that can control the film formation in consideration of the above.

半導体ウエハへの膜の堆積は、成膜原料ガスが熱分解して生成される反応活性種の濃度に起因する。このため、半導体ウエハ面内の膜厚分布を制御するためには、反応活性種すなわち成膜原料の濃度分布を制御できる手法を確立する必要がある。 The deposition of the film on the semiconductor wafer is caused by the concentration of the reactive species produced by the thermal decomposition of the film-forming raw material gas. Therefore, in order to control the film thickness distribution on the surface of the semiconductor wafer, it is necessary to establish a method capable of controlling the concentration distribution of the reactive species, that is, the film-forming raw material.

しかしながら、上記基本構成の成膜装置100は、Si堆積ステップにおいて、成膜原料ガスであるHCDガスが分散ノズル20から不活性ガスとともに吐出され、ウエハWの表面に沿って流れて排気口37から排出されるクロスフロー方式であるため、ガスインジェクター→ウエハ→排気口という成膜原料ガスの流れが形成され、炉内に導入された成膜原料ガスがウエハを通過するまで1〜2mといった長さであり、ウエハ位置ではガスの熱分解が進行途中の状態であると考えられる。したがって、必然的に、排気口側へ向かうほど以下の(1)に示す反応式によりHCDが分解して反応活性種であるSiClが生じやすくなり、図3の模式図に示すように、その濃度が排気側近傍部分で高くなる分布が形成される。
SiCl → SiCl+SiCl ・・・(1)
However, in the film forming apparatus 100 having the above basic configuration, the HCD gas, which is the film forming raw material gas, is discharged from the dispersion nozzle 20 together with the inert gas in the Si deposition step, flows along the surface of the wafer W, and flows from the exhaust port 37. Since it is a cross-flow method in which the gas is discharged, a flow of the film-forming raw material gas is formed in the order of gas injector → wafer → exhaust port, and the length of the film-forming raw material gas introduced into the furnace is 1 to 2 m until it passes through the wafer. Therefore, it is considered that the thermal decomposition of the gas is in progress at the wafer position. Therefore, inevitably, the HCD is decomposed by the reaction formula shown in the following (1) toward the exhaust port side to easily generate SiCl 2, which is a reaction active species, and as shown in the schematic diagram of FIG. A distribution is formed in which the concentration is high near the exhaust side.
Si 2 Cl 6 → SiCl 2 + SiCl 4 ... (1)

このような傾向は、処理容器内の成膜ガスが持つ物性に密接に関わっているため、反応活性種の濃度分布を操作するためには、プロセス条件や装置構成を大幅に変更する必要がある。また、一度分解が進んで反応活性種の濃度が上がった領域を低濃度化させることも困難なため、成膜原料ガスの分布を制御して反応活性種の濃度分布を制御することは困難である。すなわち、上記基本構成の成膜装置100の構成のみでは、膜厚制御のためSiCl濃度すなわちHCDガス濃度分布(ピーク位置)を動かそうとしても、一度形成されたガス濃度分布を変えることはできなかった。 Since such a tendency is closely related to the physical characteristics of the film-forming gas in the processing vessel, it is necessary to drastically change the process conditions and the equipment configuration in order to manipulate the concentration distribution of the reactive species. .. In addition, it is difficult to reduce the concentration in the region where the concentration of the reactive species has increased once the decomposition has progressed, so it is difficult to control the concentration distribution of the reactive species by controlling the distribution of the film-forming raw material gas. is there. That is, with only the configuration of the film forming apparatus 100 having the above basic configuration, even if the SiCl 2 concentration, that is, the HCD gas concentration distribution (peak position) is to be moved for film thickness control, the gas concentration distribution once formed can be changed. There wasn't.

<本発明に係る方法を実施するための装置の第1の実施形態>
そこで、上記の点を解決可能な成膜方法について検討した。
以下、本発明に係る方法を実施するための装置の第1の実施形態について説明する。
<First Embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the present invention>
Therefore, a film forming method capable of solving the above points was examined.
Hereinafter, the first embodiment of the apparatus for carrying out the method according to the present invention will be described.

本発明者は、サイドフロー方式またはクロスフロー方式のバッチ式縦型成膜装置において、成膜原料ガスの濃度分布を調整する方法について検討した結果、処理容器1内に成膜原料ガスを供給する際に、処理容器1内の所望位置に濃度分布調整用ガスを吐出することが有効であることを見出した。 As a result of examining a method for adjusting the concentration distribution of the film-forming raw material gas in the side-flow type or cross-flow type batch type vertical film forming apparatus, the present inventor supplies the film-forming raw material gas into the processing container 1. At that time, it was found that it is effective to discharge the concentration distribution adjusting gas to a desired position in the processing container 1.

そこで、本実施形態では、処理容器1内のウエハWの周囲の所望位置に、ガス分散ノズル20、23、26と同様の構造を有するガス分散ノズルを配置して、そのガス分散ノズルのガス吐出孔から各ウエハの表面に対して濃度調整用ガスを吐出する。 Therefore, in the present embodiment, gas dispersion nozzles having the same structure as the gas dispersion nozzles 20, 23, and 26 are arranged at desired positions around the wafer W in the processing container 1, and the gas discharge of the gas dispersion nozzles is performed. A concentration adjusting gas is discharged from the holes to the surface of each wafer.

図4は、第1の実施形態の第1の例に係る成膜装置を示す水平断面図である。本例の成膜装置101は、図1、2に示す成膜装置100の構成要素の他、処理容器1の周囲の収容区画壁32の両側にそれぞれ上下方向に細長く形成された凹部70Aおよび70Bと、凹部70Aおよび70Bの中にそれぞれ設けられた濃度調整用ガス分散ノズル60Aおよび60Bとを有している。濃度調整用ガス分散ノズル60Aおよび60Bは、ウエハボート5のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って、それぞれ複数の濃度調整用ガス吐出孔60Aaおよび60BaがウエハWの間隔に対応した所定の間隔で形成されている。これにより、各濃度調整用ガス吐出孔から水平方向に処理容器1内の各ウエハWの表面に向けて濃度調整用ガスを吐出することができる。なお、制御部50は、濃度調整用ガスの供給制御も行えるようになっている(図5〜図7の成膜装置も同じ)。 FIG. 4 is a horizontal sectional view showing a film forming apparatus according to the first example of the first embodiment. In the film forming apparatus 101 of this example, in addition to the components of the film forming apparatus 100 shown in FIGS. 1 and 2, recesses 70A and 70B formed in the vertical direction on both sides of the accommodating partition wall 32 around the processing container 1, respectively. And 60A and 60B for concentration adjusting gas dispersion nozzles provided in the recesses 70A and 70B, respectively. In the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A and 60B, a plurality of concentration adjusting gas discharge holes 60Aa and 60Ba correspond to the distance between the wafers W, respectively, over the length in the vertical direction corresponding to the wafer support range of the wafer boat 5. It is formed at predetermined intervals. As a result, the concentration adjusting gas can be discharged horizontally from each concentration adjusting gas discharge hole toward the surface of each wafer W in the processing container 1. The control unit 50 can also control the supply of the concentration adjusting gas (the same applies to the film forming apparatus of FIGS. 5 to 7).

濃度調整用ガス分散ノズル60Aおよび60Bの下部は水平方向に屈曲しており、マニホールド3の側壁を貫通して外側へ延びている。濃度調整用ガス分散ノズル60Aおよび60Bの端部には、それぞれガス配管61Aおよび61Bの一端が接続されており、ガス配管61Aおよび61Bの他端には、それぞれ濃度調整用ガス供給源62Aおよび62Bが接続されている。なお、ガス配管61Aおよび61Bには、それぞれ開閉弁61Aa、61Ba、および流量制御器61Ab、61Bbが設けられている。 The lower portions of the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A and 60B are bent in the horizontal direction and extend outward through the side wall of the manifold 3. One ends of the gas pipes 61A and 61B are connected to the ends of the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A and 60B, respectively, and the concentration adjusting gas supply sources 62A and 62B are connected to the other ends of the gas pipes 61A and 61B, respectively. Is connected. The gas pipes 61A and 61B are provided with on-off valves 61Aa and 61Ba, and flow rate controllers 61Ab and 61Bb, respectively.

図5は、第1の実施形態の第2の例に係る成膜装置を示す水平断面図である。本例の成膜装置102は、図1、2に示す成膜装置100の構成要素の他、処理容器1の周囲の収容区画壁32と排気口37の中間の位置に、それぞれ対向するように上下方向に細長く形成された凹部70Cおよび70Dと、凹部70Cおよび70Dの中にそれぞれ設けられた濃度調整用ガス分散ノズル60Cおよび60Dとを有している。濃度調整用ガス分散ノズル60Cおよび60Dは、ウエハボート5のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って、それぞれ複数の濃度調整用ガス吐出孔60Caおよび60DaがウエハWの間隔に対応した所定の間隔で形成されている。これにより、各濃度調整用ガス吐出孔から水平方向に処理容器1内の各ウエハWの表面に向けて濃度調整用ガスを吐出することができる。 FIG. 5 is a horizontal sectional view showing a film forming apparatus according to a second example of the first embodiment. In addition to the components of the film forming apparatus 100 shown in FIGS. 1 and 2, the film forming apparatus 102 of this example faces the intermediate position between the accommodation compartment wall 32 and the exhaust port 37 around the processing container 1, respectively. It has recesses 70C and 70D formed elongated in the vertical direction, and concentration adjusting gas dispersion nozzles 60C and 60D provided in the recesses 70C and 70D, respectively. In the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60C and 60D, a plurality of concentration adjusting gas discharge holes 60Ca and 60Da correspond to the distance between the wafers W, respectively, over the length in the vertical direction corresponding to the wafer support range of the wafer boat 5. It is formed at predetermined intervals. As a result, the concentration adjusting gas can be discharged horizontally from each concentration adjusting gas discharge hole toward the surface of each wafer W in the processing container 1.

濃度調整用ガス分散ノズル60Cおよび60Dの下部は水平方向に屈曲しており、マニホールド3の側壁を貫通して外側へ延びている。濃度調整用ガス分散ノズル60Cおよび60Dの端部には、それぞれガス配管61Cおよび61Dの一端が接続されており、ガス配管61Cおよび61Dの他端には、それぞれ濃度調整用ガス供給源62Cおよび62Dが接続されている。なお、ガス配管61Cおよび61Dには、それぞれ開閉弁61Ca、61Da、および流量制御器61Cb、61Dbが設けられている。 The lower portions of the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60C and 60D are bent in the horizontal direction and extend outward through the side wall of the manifold 3. One ends of the gas pipes 61C and 61D are connected to the ends of the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60C and 60D, respectively, and the concentration adjusting gas supply sources 62C and 62D are connected to the other ends of the gas pipes 61C and 61D, respectively. Is connected. The gas pipes 61C and 61D are provided with on-off valves 61Ca and 61Da, and flow rate controllers 61Cb and 61Db, respectively.

図6は、第1の実施形態の第3の例に係る成膜装置を示す水平断面図である。本例の成膜装置103は、図1、2に示す成膜装置100の構成要素の他、処理容器1の周囲の排気口カバー部材38の両側にそれぞれ上下方向に細長く形成された凹部70Eおよび70Fと、凹部70Eおよび70Fの中にそれぞれ設けられた濃度調整用ガス分散ノズル60Eおよび60Fとを有している。濃度調整用ガス分散ノズル60Eおよび60Fは、ウエハボート5のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って、それぞれ複数の濃度調整用ガス吐出孔60Eaおよび60FaがウエハWの間隔に対応した所定の間隔で形成されている。これにより、各濃度調整用ガス吐出孔から水平方向に処理容器1内の各ウエハWの表面に向けて濃度調整用ガスを吐出することができる。 FIG. 6 is a horizontal sectional view showing a film forming apparatus according to a third example of the first embodiment. In addition to the components of the film forming apparatus 100 shown in FIGS. 1 and 2, the film forming apparatus 103 of this example includes recesses 70E formed in the vertical direction on both sides of the exhaust port cover member 38 around the processing container 1, respectively. It has a 70F and gas dispersion nozzles 60E and 60F for concentration adjustment provided in the recesses 70E and 70F, respectively. In the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60E and 60F, a plurality of concentration adjusting gas discharge holes 60Ea and 60F correspond to the distance between the wafers W, respectively, over the length in the vertical direction corresponding to the wafer support range of the wafer boat 5. It is formed at predetermined intervals. As a result, the concentration adjusting gas can be discharged horizontally from each concentration adjusting gas discharge hole toward the surface of each wafer W in the processing container 1.

濃度調整用ガス分散ノズル60Eおよび60Fの下部は水平方向に屈曲しており、マニホールド3の側壁を貫通して外側へ延びている。濃度調整用ガス分散ノズル60Eおよび60Fの端部には、それぞれガス配管61Eおよび61Fの一端が接続されており、ガス配管61Eおよび61Fの他端には、それぞれ濃度調整用ガス供給源62Eおよび62Fが接続されている。なお、ガス配管61Eおよび61Fには、それぞれ開閉弁61Ea、61Fa、および流量制御器61Eb、61Fbが設けられている。 The lower portions of the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60E and 60F are bent in the horizontal direction and extend outward through the side wall of the manifold 3. One ends of the gas pipes 61E and 61F are connected to the ends of the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60E and 60F, respectively, and the concentration adjusting gas supply sources 62E and 62F are connected to the other ends of the gas pipes 61E and 61F, respectively. Is connected. The gas pipes 61E and 61F are provided with on-off valves 61Ea and 61Fa, and flow rate controllers 61Eb and 61Fb, respectively.

濃度調整用ガスとしては、例えばNガス、Arガス等の不活性ガスを好適に用いることができる。 The concentration regulating gas, e.g. N 2 gas can be suitably used an inert gas such as Ar gas.

以上のような第1〜第3の例では、Si堆積ステップにおいて、それぞれの濃度調整用ガス分散ノズルの吐出孔から濃度調整用ガスを吐出することにより、その吐出方向に成膜原料ガスであるHCDガスの濃度分布の高い部分を移動させることができる。この場合に、各濃度調整用ガス分散ノズルからの濃度調整用ガスの流量を調整することにより、調整量をコントロールすることができる。 In the first to third examples as described above, in the Si deposition step, the concentration adjusting gas is discharged from the discharge holes of the respective concentration adjusting gas dispersion nozzles, so that the film-forming raw material gas is discharged in the discharge direction. The part with high concentration distribution of HCD gas can be moved. In this case, the adjustment amount can be controlled by adjusting the flow rate of the concentration adjusting gas from each concentration adjusting gas dispersion nozzle.

第1の実施形態によれば、成膜の際に、所定位置に濃度調整用ガス分散ノズルを配置し、濃度調整用ガス分散ノズルから所定量の濃度調整ガスを吐出することにより、処理容器1内のウエハW表面における成膜原料ガスの分布(反応活性種の分布)を制御することができる。 According to the first embodiment, at the time of film formation, a concentration adjusting gas dispersion nozzle is arranged at a predetermined position, and a predetermined amount of the concentration adjusting gas is discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzle, whereby the processing container 1 The distribution of the film-forming raw material gas (distribution of reactive species) on the surface of the wafer W inside can be controlled.

これにより、排気口37の近傍に成膜原料ガスの濃度が高い部分が形成されることを抑制することや、ローディング効果により膜厚が薄くなるウエハ中心部の成膜原料ガスの濃度を高くすることが可能となる。このため、成膜原料の堆積膜厚の面内不均一を抑制することができる。 As a result, it is possible to suppress the formation of a portion having a high concentration of the film-forming raw material gas in the vicinity of the exhaust port 37, and to increase the concentration of the film-forming raw material gas in the center of the wafer where the film thickness becomes thin due to the loading effect. It becomes possible. Therefore, in-plane non-uniformity of the deposited film thickness of the film-forming raw material can be suppressed.

また、ウエハW中心部の成膜原料ガスの濃度が高い分布を形成することができれば、ウエハWを回転させることなく、成膜原料の堆積膜厚を均一にすることも可能である。 Further, if a distribution having a high concentration of the film-forming raw material gas in the center of the wafer W can be formed, it is possible to make the deposited film thickness of the film-forming raw material uniform without rotating the wafer W.

なお、本実施形態の第1〜第3の例では、濃度調整用ガス分散ノズルをそれぞれ2つずつ所定の位置に配置したが、濃度調整用ガス分散ノズルの本数および配置位置は、上記第1〜第3の例に限定されるものではなく、成膜原料ガスの分布に応じて適宜設定すればよい。 In the first to third examples of the present embodiment, two concentration adjusting gas dispersion nozzles are arranged at predetermined positions, but the number and arrangement positions of the concentration adjusting gas dispersion nozzles are the above-mentioned first. The present invention is not limited to the third example, and may be appropriately set according to the distribution of the film-forming raw material gas.

<第2の実施形態>
図7は、第2の実施形態に係る成膜装置を示す水平断面図である。本実施形態の成膜装置104は、図1、2に示す成膜装置100の構成要素の他、処理容器1の周囲に、上記第1の実施形態の第1〜第3の例における濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60Fを全て有している。これら分散ノズル60A〜60Fには、それぞれガス配管61A〜61Fの一端が接続され、ガス配管61A〜61Fの他端には、それぞれ濃度調整用ガス供給源62A〜62Fが接続されている。なお、各ガス配管61A〜61Fには、それぞれ開閉弁61Aa〜61Faおよび流量制御器61Ab〜61Fbが設けられている。
<Second embodiment>
FIG. 7 is a horizontal cross-sectional view showing the film forming apparatus according to the second embodiment. In the film forming apparatus 104 of the present embodiment, in addition to the components of the film forming apparatus 100 shown in FIGS. 1 and 2, the concentration is adjusted around the processing container 1 in the first to third examples of the first embodiment. It has all the gas dispersion nozzles 60A to 60F. One ends of the gas pipes 61A to 61F are connected to the dispersion nozzles 60A to 60F, respectively, and the concentration adjusting gas supply sources 62A to 62F are connected to the other ends of the gas pipes 61A to 61F, respectively. The gas pipes 61A to 61F are provided with on-off valves 61Aa to 61F and flow rate controllers 61Ab to 61Fb, respectively.

本実施形態においては、予め把握した成膜原料ガス(HCDガス)の分布に応じて、各濃度調整用ガス分散ノズルからの濃度調整用ガスの吐出および停止、ならびに吐出流量を制御することにより、処理容器1内のウエハW表面における成膜原料ガスの分布(反応活性種の分布)を所望の分布に制御することができる。この場合の制御は、制御部50において予め把握した成膜原料ガス分布に基づいて、所望の成膜原料ガス分布になるように、各濃度調整用ガス分散ノズルからの濃度調整用ガスの吐出および停止、ならびに吐出流量を制御するようにすればよい。 In the present embodiment, the discharge and stop of the concentration adjusting gas from each concentration adjusting gas dispersion nozzle and the discharge flow rate are controlled according to the distribution of the film forming raw material gas (HCD gas) grasped in advance. The distribution of the film-forming raw material gas (distribution of reactive species) on the surface of the wafer W in the processing container 1 can be controlled to a desired distribution. In this case, the control is to discharge the concentration adjusting gas from each concentration adjusting gas dispersion nozzle so as to obtain a desired film forming raw material gas distribution based on the film forming raw material gas distribution grasped in advance by the control unit 50. It suffices to control the stop and the discharge flow rate.

これにより、種々の成膜原料ガス分布に対して、排気口37の近傍に成膜原料ガスの濃度が高い部分が形成されることを抑制することや、ローディング効果により膜厚が薄くなるウエハ中心部の成膜原料ガスの濃度を高くすることを、より効果的に達成することが可能となる。このため、成膜原料ガスの分布によらず、成膜原料の堆積膜厚の面内均一性を良好にすることができる。 As a result, it is possible to suppress the formation of a portion having a high concentration of the film-forming raw material gas in the vicinity of the exhaust port 37 with respect to various film-forming raw material gas distributions, and the wafer center where the film thickness becomes thin due to the loading effect. It is possible to more effectively achieve an increase in the concentration of the film-forming raw material gas in the portion. Therefore, the in-plane uniformity of the deposited film thickness of the film-forming raw material can be improved regardless of the distribution of the film-forming raw material gas.

また、各濃度調整用ガス分散ノズルからの濃度調整用ガスの流量を制御することにより、ウエハW中心部の成膜原料ガスの濃度が高い分布を比較的容易に形成することができ、ウエハWを回転させることなく、成膜原料の堆積膜厚を均一にすることがより達成しやすくなる。 Further, by controlling the flow rate of the concentration adjusting gas from each concentration adjusting gas dispersion nozzle, a distribution having a high concentration of the film-forming raw material gas in the center of the wafer W can be formed relatively easily, and the wafer W can be formed. It becomes easier to achieve uniform deposition film thickness of the film-forming raw material without rotating the film.

なお、本実施形態では、処理容器1の周囲に6つの濃度調整用ガス分散ノズルを設けた例を示したが、濃度調整用ガス分散ノズルの数はこれに限定されるものではない。濃度調整用ガス分散ノズルの数を増加させるほどきめ細かな制御を行うことができる。ただし、装置コスト等を考慮して適切な数にすることが好ましい。 In the present embodiment, an example in which six concentration adjusting gas dispersion nozzles are provided around the processing container 1 is shown, but the number of concentration adjusting gas dispersion nozzles is not limited to this. Finer control can be performed by increasing the number of gas dispersion nozzles for concentration adjustment. However, it is preferable to set an appropriate number in consideration of equipment cost and the like.

<シミュレーション結果>
次にシミュレーション結果について説明する。
[基本構成の成膜装置におけるシミュレーション結果]
まず、図1および図2に示すような基本構成のバッチ式縦型成膜装置において、成膜原料ガスの吐出位置および吐出量と、不活性ガスの吐出位置と吐出量を変更した場合における処理容器1内の成膜原料ガスの濃度分布について、熱流体解析によるシミュレーションを実施した。
<Simulation result>
Next, the simulation results will be described.
[Simulation results in a film forming apparatus with a basic configuration]
First, in a batch-type vertical film forming apparatus having a basic configuration as shown in FIGS. 1 and 2, processing when the discharge position and discharge amount of the film-forming raw material gas and the discharge position and discharge amount of the inert gas are changed. The concentration distribution of the film-forming raw material gas in the container 1 was simulated by thermo-fluid analysis.

なお、シミュレーションに当たっては、半導体ウエハ上に成膜される所定の膜の膜厚は、成膜原料ガスが熱分解して生成される反応活性種の濃度に起因することを考慮し、成膜原料ガスの濃度分布ではなく、反応活性種の濃度分布をシミュレーションした。 In the simulation, the film thickness of the predetermined film formed on the semiconductor wafer is considered to be due to the concentration of the reactive species produced by the thermal decomposition of the film forming raw material gas, and the film forming raw material. The concentration distribution of reactive species was simulated, not the concentration distribution of gas.

本シミュレーションでは、ALDでSiO膜を成膜する際における、HCD(SiCl))ガスの熱分解によるSi堆積工程を想定してシミュレーションを実施している。
なお、HCDの熱分解は、上述した(1)式で表される反応式によるものであり、本シミュレーションでは、熱分解後のSiClがシリコン膜の成膜に寄与する反応活性種であるとして、SiClの濃度分布をシミュレーションした。
In this simulation, the simulation is carried out assuming a Si deposition process by thermal decomposition of HCD (Si 2 Cl 6 )) gas when forming a SiO 2 film with ALD.
The thermal decomposition of HCD is based on the reaction formula represented by the above-mentioned equation (1). In this simulation, SiCl 2 after the thermal decomposition is assumed to be a reactive species that contributes to the formation of a silicon film. , SiCl 2 concentration distribution was simulated.

具体的なシミュレーション条件を以下に示す。
成膜原料ガス:HCD(ヘキサクロロジシラン(SiCl))ガス
不活性ガス:Nガス
処理容器内温度:600℃
半導体ウエハW間のピッチ:xmm
処理容器内面と半導体ウエハWとのクリアランス:3xmm
処理容器内の圧力(排気口37近傍):30Pa(0.225Torr)
The specific simulation conditions are shown below.
Film-forming raw material gas: HCD (hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 )) gas Inert gas: N 2 gas Temperature inside the processing vessel: 600 ° C.
Pitch between semiconductor wafers W: xmm
Clearance between the inner surface of the processing container and the semiconductor wafer W: 3 x mm
Pressure in the processing container (near the exhaust port 37): 30 Pa (0.225 Torr)

図8は、この場合のシミュレーション結果を示す図である。なお、図8では、ガス供給部と排気口が、図2とは逆となっている。以下の図9〜図14も同様である。 FIG. 8 is a diagram showing a simulation result in this case. In FIG. 8, the gas supply unit and the exhaust port are opposite to those in FIG. The same applies to FIGS. 9 to 14 below.

図8では、図2の成膜原料ガス用の分散ノズル20とパージガスである不活性ガス用の分散ノズル23からそれぞれHCDガスおよびNガスを以下に示す流量で吐出した場合のSiClの濃度分布をシミュレーションした結果を示す。なお、図8のシミュレーション結果では、SiClの濃度をグレースケールで示しており、色が濃いほど(黒色に近いほど)濃度が高いことを示している。 In FIG. 8, the concentrations of SiCl 2 when the HCD gas and the N 2 gas are discharged from the dispersion nozzle 20 for the film-forming raw material gas and the dispersion nozzle 23 for the inert gas of FIG. 2 at the flow rates shown below, respectively. The result of simulating the distribution is shown. In the simulation result of FIG. 8, the concentration of SiCl 2 is shown in gray scale, and the darker the color (closer to black), the higher the concentration.

HCDガスおよびNガスのガス流量は、以下の通りとした。なお、本シミュレーションでは、ガス分散ノズル20からHCDガスとキャリアガスとしてのNガスの両方を吐出したものとしている。
・ガス分散ノズル20:
HCDガス 300sccm+Nガス 1500sccm
・ガス分散ノズル23:
ガス 1500sccm
Gas flow rate of HCD gas and N 2 gas were as follows. In this simulation, it is assumed that both the HCD gas and the N 2 gas as the carrier gas are discharged from the gas dispersion nozzle 20.
・ Gas dispersion nozzle 20:
HCD gas 300 sccm + N 2 gas 1500 sccm
・ Gas dispersion nozzle 23:
N 2 gas 1500 sccm

図8に示すシミュレーション結果からは、ガス分散ノズル20から吐出されたHCDガスが排気口37へ進むにつれてSiClの濃度が高くなること、およびガス分散ノズル23から吐出されるNガスの影響により、SiClの濃度分布は、ガス分散ノズル23側で、かつ排気口37側において最も濃度が高い領域(以下、高濃度領域とも称する)が現れることがわかった。なお、発明者は、実機において半導体ウエハを回転させずに上記シミュレーション条件と同等の条件にて成膜を行った際の膜厚分布と、上記シミュレーション結果で得られた反応活性種の濃度分布とが略一致することを確認している。 From the simulation results shown in FIG. 8, the concentration of SiCl 2 increases as the HCD gas discharged from the gas dispersion nozzle 20 advances to the exhaust port 37, and the influence of the N 2 gas discharged from the gas dispersion nozzle 23 increases. As for the concentration distribution of SiCl 2 , it was found that the region having the highest concentration (hereinafter, also referred to as the high concentration region) appears on the gas dispersion nozzle 23 side and the exhaust port 37 side. In addition, the inventor described the film thickness distribution when the film was formed under the same conditions as the above simulation conditions without rotating the semiconductor wafer in the actual machine, and the concentration distribution of the reactive species obtained in the above simulation results. Are confirmed to be approximately the same.

[第1の実施形態の成膜装置におけるシミュレーション結果]
次に、図8に示す成膜原料ガスおよびキャリアガスを吐出するガス分散ノズル20およびパージ用の不活性ガスを吐出するガス分散ノズル23に加え、第1の実施形態の第1〜第3の例に示すように、濃度調整用ガス分散ノズルを配置した場合のSiClの濃度分布をシミュレーションした。なお、基本的なシミュレーション条件は、上記「基本構成の成膜装置におけるシミュレーション」の場合と同様とし、ガス分散ノズル20および23からのガスの流量も同様とした。
[Simulation result in the film forming apparatus of the first embodiment]
Next, in addition to the gas dispersion nozzle 20 for discharging the film-forming raw material gas and the carrier gas and the gas dispersion nozzle 23 for discharging the inert gas for purging shown in FIG. 8, the first to third embodiments of the first embodiment. As shown in the example, the concentration distribution of SiCl 2 when the concentration adjusting gas dispersion nozzle was arranged was simulated. The basic simulation conditions were the same as in the case of the above-mentioned "simulation in the film forming apparatus having the basic configuration", and the flow rates of the gas from the gas dispersion nozzles 20 and 23 were also the same.

図9〜図11は、そのシミュレーション結果である。図9は第1の例に対応し、図4の濃度調整用ガス分散ノズル60Aおよび60Bを設けた場合である。図10は第2の例に対応し、図5の濃度調整用ガス分散ノズル60Cおよび60Dを設けた場合である。図11は第3の例に対応し、図6の濃度調整用ガス分散ノズル60Eおよび60Fを設けた場合である。これらにおいて、濃度調整用ガス分散ノズルから吐出される不活性ガスの流量を変化させてシミュレーショを行った。 9 to 11 are the simulation results. FIG. 9 corresponds to the first example, and is a case where the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A and 60B of FIG. 4 are provided. FIG. 10 corresponds to the second example, and is a case where the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60C and 60D of FIG. 5 are provided. FIG. 11 corresponds to the third example, and is a case where the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60E and 60F of FIG. 6 are provided. In these, the simulation was performed by changing the flow rate of the inert gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzle.

具体的には、図9〜図11に示すシミュレーションでは、各濃度調整用ガス分散ノズルから吐出されるHCDガス(成膜原料ガス)およびNガス(不活性ガス)のガス流量を以下の3通りずつとした。 Specifically, FIGS. 9 In the simulation shown in 11, 3 below the gas flow rate of HCD gas discharged from the concentration adjusting gas distribution nozzle (film deposition material gas) and N 2 gas (inert gas) It was street by street.

(第1の例の条件)
・図9(a)
濃度調整用ガス分散ノズル60A:Nガス 1000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60B:Nガス 1000sccm
・図9(b)
濃度調整用ガス分散ノズル60A:Nガス 1000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60B:Nガス 5000sccm
・図9(C)
濃度調整用ガス分散ノズル60A:Nガス 1000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60B:Nガス 10000sccm
(Conditions of the first example)
・ Fig. 9 (a)
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60A: N 2 gas 1000sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60B: N 2 gas 1000 sccm
・ Fig. 9 (b)
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60A: N 2 gas 1000sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60B: N 2 gas 5000 sccm
・ Fig. 9 (C)
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60A: N 2 gas 1000sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60B: N 2 gas 10000sccm

(第2の例の条件)
・図10(a)
濃度調整用ガス分散ノズル60C:Nガス 1000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60D:Nガス 1000sccm
・図10(b)
濃度調整用ガス分散ノズル60C:Nガス 1000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60D:Nガス 5000sccm
・図10(c)
濃度調整用ガス分散ノズル60C:Nガス 1000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60D:Nガス 10000sccm
(Conditions of the second example)
・ Fig. 10 (a)
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60C: N 2 gas 1000sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60D: N 2 gas 1000 sccm
・ FIG. 10 (b)
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60C: N 2 gas 1000sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60D: N 2 gas 5000 sccm
・ FIG. 10 (c)
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60C: N 2 gas 1000sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60D: N 2 gas 10000sccm

(第3の例の条件)
・図11(a)
濃度調整用ガス分散ノズル60E:Nガス 1000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60F:Nガス 1000sccm
・図11(b)
濃度調整用ガス分散ノズル60E:Nガス 1000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60F:Nガス 5000sccm
・図11(c)
濃度調整用ガス分散ノズル60E:Nガス 1000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60F:Nガス 10000sccm
(Conditions of the third example)
・ Fig. 11 (a)
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60E: N 2 gas 1000 sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60F: N 2 gas 1000 sccm
・ FIG. 11 (b)
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60E: N 2 gas 1000 sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60F: N 2 gas 5000 sccm
・ FIG. 11 (c)
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60E: N 2 gas 1000 sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60F: N 2 gas 10000sccm

(第1の例のシミュレーション結果)
初めに、図9に示す第1の例のシミュレーション結果について説明する。第1の例のシミュレーションでは、ガス分散ノズル20および23に加え、ガス分散ノズル23の上側位置に濃度調整用ガス分散ノズル60Aを配置し、ガス分散ノズル20の下側位置に濃度調整用ガス分散ノズル60Bを配置した図4の場合のシミュレーション結果である。なお、図9のシミュレーション結果では、SiClの濃度をグレースケールで示しており、色が濃いほど(黒色に近いほど)濃度が高いことを示している。
(Simulation result of the first example)
First, the simulation result of the first example shown in FIG. 9 will be described. In the simulation of the first example, in addition to the gas dispersion nozzles 20 and 23, the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60A is arranged at the upper position of the gas dispersion nozzle 23, and the concentration adjusting gas dispersion is arranged at the lower position of the gas dispersion nozzle 20. It is a simulation result in the case of FIG. 4 in which the nozzle 60B is arranged. In the simulation result of FIG. 9, the concentration of SiCl 2 is shown in gray scale, and the darker the color (closer to black), the higher the concentration.

図9に示すシミュレーション結果からは、濃度調整用ガス分散ノズル60Aおよび60Bから吐出されるNガスの影響をうけて、SiClの高濃度領域が、図8に示すシミュレーション結果と比較して、図9に示す矢印の方向、すなわち、処理容器1の中央部に移動することがわかる。また、図9に示すシミュレーション結果では、SiClの高濃度領域が紙面左上方向に向かって押し上げられるように移動することがわかる。これは、濃度調整用ガス分散ノズル60Bから吐出されるNガスがSiClの高濃度領域の下側を回り込むようにして排気口37へと流れるためであると考察される。また、濃度調整用ガス分散ノズル60Bから吐出されるNガスの流量が増加するに従い、高濃度領域がガス分散ノズル20と排気口37との間に伸びるようにして移動することがわかる。 From the simulation results shown in Figure 9, under the influence of the N 2 gas ejected from the concentration control gas dispersion nozzle 60A and 60B, the high concentration region of SiCl 2, compared with the simulation result shown in FIG. 8, It can be seen that the gas moves in the direction of the arrow shown in FIG. 9, that is, in the central portion of the processing container 1. Further, in the simulation result shown in FIG. 9, it can be seen that the high concentration region of SiCl 2 moves so as to be pushed up toward the upper left of the paper surface. It is considered that this is because the N 2 gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60B flows to the exhaust port 37 so as to go around the lower side of the high concentration region of SiCl 2 . Further, it can be seen that as the flow rate of the N 2 gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60B increases, the high concentration region moves so as to extend between the gas dispersion nozzle 20 and the exhaust port 37.

(第2の例のシミュレーション結果)
次に、図10に示す第2の例のシミュレーション結果について説明する。第2の例のシミュレーションでは、ガス分散ノズル20および23に加え、収容区画壁32と排気口37との中間の処理容器1の側壁部分の上側に濃度調整用ガス分散ノズル60C、下側に濃度調整用ガス分散ノズル60Dを配置した図5の場合のシミュレーション結果である。なお、図10のシミュレーション結果では、SiClの濃度をグレースケールで示しており、色が濃いほど(黒色に近いほど)濃度が高いことを示している。
(Simulation result of the second example)
Next, the simulation result of the second example shown in FIG. 10 will be described. In the simulation of the second example, in addition to the gas dispersion nozzles 20 and 23, the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60C is on the upper side of the side wall portion of the processing container 1 intermediate between the storage compartment wall 32 and the exhaust port 37, and the concentration is on the lower side. This is a simulation result in the case of FIG. 5 in which the adjusting gas dispersion nozzle 60D is arranged. In the simulation result of FIG. 10, the concentration of SiCl 2 is shown in gray scale, and the darker the color (closer to black), the higher the concentration.

図10に示すシミュレーション結果からは、濃度調整用ガス分散ノズル60Cおよび60Dから吐出されるNガスの影響をうけて、SiClの高濃度領域が、図8に示すシミュレーション結果と比較して、図10に示す矢印の方向、すなわち、ガス分散ノズル60Cの方向に移動することがわかる。これは、SiClの濃度が高い領域に近いガス分散ノズル60Dからの吐出の影響が大きいためであると考察される。さらに、濃度調整用ガス分散ノズル60Dから吐出されるNガスは、SiClの高濃度領域の下側に吐出された後、左側にある排気口37へと流れる。このため、SiClの高濃度領域は、濃度調整用ガス分散ノズル60Cに向かって押し上げられるように移動するものと考察される。また、濃度調整用ガス分散ノズル60Dから吐出されるNガスの流量が増加するに従い、SiClの高濃度領域が濃度調整用ガス分散ノズル60Dから離れ、濃度調整用ガス分散ノズル60Cの方向へと移動することがわかる。 From the simulation results shown in FIG. 10, under the influence of the N 2 gas ejected from the concentration control gas dispersion nozzle 60C and 60D, the high concentration region of SiCl 2, compared with the simulation result shown in FIG. 8, It can be seen that the gas moves in the direction of the arrow shown in FIG. 10, that is, in the direction of the gas dispersion nozzle 60C. It is considered that this is because the influence of the discharge from the gas dispersion nozzle 60D near the region where the concentration of SiCl 2 is high is large. Further, the N 2 gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60D is discharged to the lower side of the high concentration region of SiCl 2 and then flows to the exhaust port 37 on the left side. Therefore, it is considered that the high concentration region of SiCl 2 moves so as to be pushed up toward the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60C. Further, as the flow rate of the N 2 gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60D increases, the high concentration region of SiCl 2 moves away from the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60D and moves toward the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60C. You can see that it moves.

(第3の例のシミュレーション結果)
次に、図11に示す第3の例のシミュレーション結果について説明する。図11に示すシミュレーショでは、ガス分散ノズル20および23に加え、処理容器1の側壁の排気口37の上側に濃度調整用ガス分散ノズル60E、下側に濃度調整用ガス分散ノズル60Fを配置した図6の場合のシミュレーション結果である。なお、図11のシミュレーション結果では、SiClの濃度をグレースケールで示しており、色が濃いほど(黒色に近いほど)濃度が高いことを示している。
(Simulation result of the third example)
Next, the simulation result of the third example shown in FIG. 11 will be described. In the simulation shown in FIG. 11, in addition to the gas dispersion nozzles 20 and 23, the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60E is arranged above the exhaust port 37 on the side wall of the processing container 1, and the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60F is arranged below. It is a simulation result in the case of FIG. In the simulation result of FIG. 11, the concentration of SiCl 2 is shown in gray scale, and the darker the color (closer to black), the higher the concentration.

図11に示すシミュレーション結果からは、濃度調整用ガス分散ノズル60Eおよび60Fから吐出されるNガスの影響により、SiClの高濃度領域が、図8に示すシミュレーション結果と比較して、図11に示す矢印の方向、すなわち、濃度調整用ガス分散ノズル60Eおよび60Fから離れる方向に移動することがわかる。また、図11に示す結果からは、濃度調整用ガス分散ノズル60Fから吐出されるNガスによる影響がより強いことがわかる。これは、SiClの濃度が高い領域に近い濃度調整用ガス分散ノズル60Fからの吐出の影響が大きいためであると考察される。さらに、濃度調整用ガス分散ノズル60Fから吐出されるNガスの流量が増加するに従い、SiClの高濃度領域が濃度調整用ガス分散ノズル60Fから離れることがわかる。 From the simulation results shown in FIG. 11, due to the influence of the N 2 gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60E and 60F, the high concentration region of SiCl 2 is compared with the simulation result shown in FIG. It can be seen that the movement is in the direction of the arrow shown in, that is, in the direction away from the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60E and 60F. Further, from the results shown in FIG. 11, it can be seen that the influence of the N 2 gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60F is stronger. It is considered that this is because the influence of the discharge from the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60F near the region where the concentration of SiCl 2 is high is large. Further, it can be seen that as the flow rate of the N 2 gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60F increases, the high concentration region of SiCl 2 moves away from the concentration adjusting gas dispersion nozzle 60F.

[第2の実施形態の成膜装置におけるシミュレーション結果]
次に、図8に示す成膜原料ガスおよびキャリアガスを吐出するガス分散ノズル20およびパージ用の不活性ガスを吐出するガス分散ノズル23に加え、第2の実施形態に示すように、処理容器1の周囲に6本の濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60Fを配置した場合のSiClの濃度分布をシミュレーションした。なお、基本的なシミュレーション条件は、上記「基本構成の成膜装置におけるシミュレーション」の場合と同様とし、ガス分散ノズル20および23からのガスの流量も同様とした。濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60FはウエハWの周囲にほぼ等間隔(約60度ごと)に配置した。
[Simulation result in the film forming apparatus of the second embodiment]
Next, in addition to the gas dispersion nozzle 20 for discharging the film-forming raw material gas and the carrier gas and the gas dispersion nozzle 23 for discharging the inert gas for purging shown in FIG. 8, the processing container is as shown in the second embodiment. The concentration distribution of SiCl 2 was simulated when six concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A to 60F were arranged around 1. The basic simulation conditions were the same as in the case of the above-mentioned "simulation in the film forming apparatus having the basic configuration", and the flow rates of the gas from the gas dispersion nozzles 20 and 23 were also the same. The concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A to 60F were arranged around the wafer W at substantially equal intervals (every 60 degrees).

図13および図14は、それぞれ第1のシミュレーション結果および第2のシミュレーション結果を示す図である。図13および図14では、濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60Fから吐出される不活性ガス(Nガス)の流量が異なっている。 13 and 14 are diagrams showing the first simulation result and the second simulation result, respectively. In FIGS. 13 and 14, the flow rates of the inert gas (N 2 gas) discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A to 60F are different.

なお、図13および図14において、(a)は、SiClの濃度分布自体のシミュレーション結果を示し、(b)は、(a)のシミュレーション結果を規格化した濃度分布、すなわち相対的な濃度分布を示している。(a)ではSiClの濃度は不活性ガスの吐出量が多いと薄くなるが、規格化することによりコントラストがより強くなっている。濃度が薄くなると成膜速度が低下するが、成膜速度の低下はプロセス時間を長くすることで対処できる。したがって、成膜原料ガス(もしくは反応活性種)の相対的な濃度分布を制御できればよいため、(b)に、コントラストが強い規格化したSiClの濃度分布を示している。 In addition, in FIGS. 13 and 14, (a) shows the simulation result of the concentration distribution of SiCl 2 itself, and (b) is the concentration distribution which standardized the simulation result of (a), that is, the relative concentration distribution. Is shown. In (a), the concentration of SiCl 2 becomes lower when the amount of the inert gas discharged is large, but the contrast becomes stronger by standardization. The film formation rate decreases as the concentration decreases, but the decrease in film formation rate can be dealt with by increasing the process time. Therefore, since it is sufficient to control the relative concentration distribution of the film-forming raw material gas (or the reactive species), (b) shows the standardized concentration distribution of SiCl 2 having a strong contrast.

なお、比較のため、図12(a)および(b)に、それぞれ図8に示す基本構成の、SiClの濃度分布自体のシミュレーション結果、および規格化した濃度分布、すなわち相対的な濃度分布を示す。 For comparison, FIGS. 12A and 12B show the simulation results of the SiCl 2 concentration distribution itself and the normalized concentration distribution, that is, the relative concentration distribution, which have the basic configurations shown in FIG. 8, respectively. Shown.

(第1のシミュレーション結果)
図13に示す第1のシミュレーションでは、濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60Fから吐出されるNガス(不活性ガス)のガス流量をいずれも1000sccmとした。
(First simulation result)
In the first simulation shown in FIG. 13, the gas flow rate of the N 2 gas (inert gas) discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A to 60F was set to 1000 sccm.

図13(a)に示す第1のシミュレーション結果からは、濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60Fから吐出されるNガスの影響をうけて、SiClの高濃度領域が、図12(a)に示すシミュレーション結果と比較して、成膜原料ガスを吐出するガス分散ノズル20から排気口37に伸びるようにして処理容器1内の中央部に移動することがわかる。また、濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60Fから吐出されるNガスの合計流量が多いために、全体としてSiClの濃度が低くなっている(色が薄くなっている)ことがわかる。一方、図13(b)の規格化されたSiClの濃度分布によれば、処理容器1内の中央部のSiClの濃度が高く、周辺部のSiClの濃度が低くなっており、SiClの濃度分布を効果的に制御できていることがわかる。 13 from the first simulation results shown in (a) is under the influence of N 2 gas discharged from the concentration control gas dispersion nozzle 60a-60f, the high concentration region of SiCl 2 is, FIG. 12 (a) Compared with the simulation result shown in (1), it can be seen that the gas dispersion nozzle 20 for discharging the film-forming raw material gas moves to the central portion in the processing container 1 so as to extend to the exhaust port 37. Further, it can be seen that the concentration of SiCl 2 is low (the color is lightened) as a whole because the total flow rate of the N 2 gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A to 60F is large. On the other hand, according to the normalized concentration distribution of SiCl 2 in FIG. 13 (b), the high concentration of SiCl 2 in the central portion in the processing container 1, and lower the concentration of SiCl 2 in the peripheral portion, SiCl It can be seen that the concentration distribution of 2 can be effectively controlled.

(第2のシミュレーション結果)
図14に示す第2のシミュレーションでは、濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60Fから吐出されるNガス(不活性ガス)のガス流量を以下の通りとした。
濃度調整用ガス分散ノズル60A:Nガス 100sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60B:Nガス 500sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60C:Nガス 100sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60D:Nガス 500sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60E:Nガス 7000sccm
濃度調整用ガス分散ノズル60F:Nガス 3000sccm
(Second simulation result)
In the second simulation shown in FIG. 14, the gas flow rate of the N 2 gas (inert gas) discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A to 60F was set as follows.
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60A: N 2 gas 100sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60B: N 2 gas 500 sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60C: N 2 gas 100 sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60D: N 2 gas 500 sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60E: N 2 gas 7000sccm
Gas dispersion nozzle for concentration adjustment 60F: N 2 gas 3000 sccm

図14(a)に示す第2のシミュレーション結果からは、濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60Fから吐出されるNガスを制御することにより、図12(a)に示すシミュレーション結果と比較して、SiClの高濃度領域が、処理容器1内の中央部に移動することがわかる。また、図13に示す例と比較しても、高濃度領域がより円形状に近い形に制御されていることがわかる。ただし、濃度調整用ガス分散ノズル60A〜60Fから吐出されるNガスの合計流量が多いために、全体としてSiClの濃度が低くなっている(色が薄くなっている)。一方、図14(b)の規格化されたSiClの濃度分布によれば、処理容器1内の中央部のSiClの濃度が高く、周辺部のSiClの濃度が低くなっていることがより明確に確認される。 From a second simulation result shown in FIG. 14 (a), by controlling the N 2 gas ejected from the concentration control gas dispersion nozzle 60a-60f, compared with the simulation results shown in FIG. 12 (a) , It can be seen that the high concentration region of SiCl 2 moves to the central portion in the processing container 1. Further, it can be seen that the high concentration region is controlled to have a shape closer to a circular shape as compared with the example shown in FIG. However, since the total flow rate of the N 2 gas discharged from the concentration adjusting gas dispersion nozzles 60A to 60F is large, the concentration of SiCl 2 is low (the color is light) as a whole. On the other hand, according to the normalized concentration distribution of SiCl 2 in FIG. 14 (b), the high concentration of SiCl 2 in the central portion in the processing container 1, that the concentration of SiCl 2 in the peripheral portion is lower It is confirmed more clearly.

以上のように、シミュレーション結果から、処理容器の周囲の成膜原料ガスを吐出する位置とは異なる所定位置に濃度調整用ガス分散ノズルを配置して濃度調整用の不活性ガスを吐出することで、ウエハ上での成膜原料ガスの濃度分布を制御できることが確認された。特に、処理容器の周囲に複数の濃度調整用ガス分散ノズルを配置して、これらの流量を制御することにより、SiClの濃度をより効果的に制御することができ、排気側に偏っていたSiClの濃度分布を、ウエハ中心部が高く周縁部が低い理想的な分布に制御できることが確認された。 As described above, based on the simulation results, the concentration adjusting gas dispersion nozzle is arranged at a predetermined position different from the position where the film-forming raw material gas is discharged around the processing container, and the concentration adjusting inert gas is discharged. It was confirmed that the concentration distribution of the film-forming raw material gas on the wafer can be controlled. In particular, by arranging a plurality of concentration adjusting gas dispersion nozzles around the processing container and controlling the flow rates of these, the concentration of SiCl 2 can be controlled more effectively, and the concentration is biased toward the exhaust side. It was confirmed that the concentration distribution of SiCl 2 can be controlled to an ideal distribution in which the central portion of the wafer is high and the peripheral portion is low.

このことから、本実施形態により、成膜原料ガス(反応活性種)の分布を制御して、パターンウエハにおいて生じるローディング効果を抑制することが可能となることがわかる。 From this, it can be seen that the present embodiment makes it possible to control the distribution of the film-forming raw material gas (reactive species) and suppress the loading effect that occurs in the pattern wafer.

なお、実験例では、成膜原料ガスが熱分解して生成される反応活性種の濃度分布をシミュレーションしているが、成膜原料ガスの濃度分布を制御できれば、成膜原料ガスが熱分解して生成される反応活性種の濃度分布についても制御することができると考えられる。また、ALDにおけるパージガスやキャリアガスとして用いる不活性ガスおよび濃度調整用ガスとして用いる不活性ガスの流量を調整することで、成膜原料ガス(もしくは反応活性種)の濃度についても制御ができる。つまり、成膜原料ガス(もしくは反応活性種)の濃度および相対的な濃度分布の両方を制御することができる。 In the experimental example, the concentration distribution of the reactive species produced by thermal decomposition of the film-forming raw material gas is simulated, but if the concentration distribution of the film-forming raw material gas can be controlled, the film-forming raw material gas is thermally decomposed. It is considered that the concentration distribution of the reactive species produced in the above process can also be controlled. Further, by adjusting the flow rates of the inert gas used as the purge gas and the carrier gas in the ALD and the inert gas used as the concentration adjusting gas, the concentration of the film-forming raw material gas (or the reactive species) can also be controlled. That is, both the concentration of the film-forming raw material gas (or the reactive species) and the relative concentration distribution can be controlled.

<他の適用>
以上、本発明の実施形態について説明したが、この発明は、上記の実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
<Other applications>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、Si原料ガスとしてのHCDガスと酸化剤とを用いたALDを行う際のSi堆積ステップに本発明を用いた例について示したが、これに限らず、他の成膜原料ガスと他の反応ガスを用いたALDを行う場合にも適用可能である。 For example, in the above embodiment, an example in which the present invention is used in the Si deposition step when performing ALD using HCD gas as a Si raw material gas and an oxidizing agent is shown, but the present invention is not limited to this, and other film formations are formed. It is also applicable to the case of performing ALD using a raw material gas and another reaction gas.

また、上記実施形態では、成膜原料ガスとしてHCDガスを用い、反応活性種としてそれが熱分解して生じたSiClを用いたが、成膜原料ガス自体が反応活性種であってもよい。 Further, in the above embodiment, HCD gas is used as the film-forming raw material gas, and SiCl 2 generated by thermal decomposition of the HCD gas is used as the reaction-active species, but the film-forming raw material gas itself may be the reaction-active species. ..

さらに、本発明は、ALDにおける原料堆積のような短時間のプロセスに有効であるが、CVDの際にも適用することが可能である。 Further, although the present invention is effective for short-time processes such as raw material deposition in ALD, it can also be applied during CVD.

さらにまた、被処理体として半導体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板やセラミックス基板等、他の基板にも適用できることはいうまでもない。 Furthermore, the case where a semiconductor wafer is used as the object to be processed has been shown, but it goes without saying that the present invention is not limited to this and can be applied to other substrates such as glass substrates and ceramic substrates for flat panel displays.

1;処理容器
5;ウエハボート
14;成膜原料ガス供給機構
15;不活性ガス供給機構
20,23;ガス分散ノズル
41;排気装置
42;加熱機構
60A〜60F;濃度調整用ガス分散ノズル
101,102,103,104;成膜装置
W;半導体ウエハ(被処理体)
1; processing container 5; wafer boat 14; film-forming raw material gas supply mechanism 15; inert gas supply mechanisms 20, 23; gas dispersion nozzle 41; exhaust device 42; heating mechanism 60A to 60F; concentration adjustment gas dispersion nozzle 101, 102, 103, 104; film forming apparatus W; semiconductor wafer (object to be processed)

Claims (17)

真空保持可能な処理容器内に、複数の被処理体を多段に配置し、前記複数の被処理体の側方の所定の位置に設けられた成膜原料ガス供給部から複数の被処理体の表面に沿って成膜原料ガスを供給し、被処理体上で成膜原料ガスから生じた反応活性種により複数の被処理体に一括して所定の膜を成膜する成膜方法であって、
前記所定の位置とは異なる位置に設けられた濃度調整用ガス供給部から濃度調整用のガスを、前記複数の被処理体の表面の前記成膜原料ガスの濃度分布が高い部分に供給し、前記濃度分布の高い部分を前記濃度調整用ガスの供給方向へ移動させることで、前記複数の被処理体上での前記反応活性種の濃度分布を制御することを特徴とする成膜方法。
The vacuum can be held processing chamber, the object to be processed in several place in multiple stages, a plurality of the object from the film forming material gas supply unit provided at a predetermined position on the side of said plurality of workpiece This is a film forming method in which a film-forming raw material gas is supplied along the surface of the film, and a predetermined film is formed on a plurality of objects to be filmed at once by a reactive species generated from the film-forming raw material gas on the object to be processed. hand,
Said predetermined gas for adjusting the concentration of the concentration control gas supply portion provided in a position different from the concentration distribution of the film forming material gas on the surface of the front Symbol plurality of workpiece is fed to the high portion A film forming method characterized by controlling the concentration distribution of the reactive species on the plurality of objects to be treated by moving a portion having a high concentration distribution in the supply direction of the concentration adjusting gas .
前記濃度調整用ガス供給部は、互いに異なる複数の位置から濃度調整用ガスを前記複数の被処理体の表面に供給することを特徴とする請求項1に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 1, wherein the concentration adjusting gas supply unit supplies the concentration adjusting gas to the surfaces of the plurality of objects to be processed from a plurality of positions different from each other. 真空保持可能な処理容器内に、複数の被処理体を多段に配置し、前記複数の被処理体の側方の所定の位置に設けられた成膜原料ガス供給部から複数の被処理体の表面に沿って成膜原料ガスを供給し、被処理体上で成膜原料ガスから生じた反応活性種により複数の被処理体に一括して所定の膜を成膜する成膜方法であって、
前記所定の位置とは異なる位置で、かつ前記処理容器の周囲に複数の濃度調整用ガス供給部を設け、前記複数の被処理体の表面の成膜原料ガスの濃度分布に応じて、前記複数の濃度調整用ガス分散ノズルからの濃度調整用ガスの供給および停止、ならびに各濃度調整用ガス分散ノズルからの供給量を制御して、前記複数の被処理体の表面の成膜原料ガスの濃度分布の高い部分を移動させ、前記複数の被処理体上での前記反応活性種の濃度分布を制御することを特徴とする成膜方法。
A plurality of objects to be processed are arranged in multiple stages in a processing container capable of holding a vacuum, and a plurality of objects to be processed are provided from a film-forming raw material gas supply unit provided at a predetermined position on the side of the plurality of objects to be processed. This is a film forming method in which a film-forming raw material gas is supplied along the surface, and a predetermined film is formed on a plurality of objects to be processed at once by a reactive active species generated from the film-forming raw material gas on the object to be processed. ,
A plurality of concentration adjusting gas supply units are provided at positions different from the predetermined positions and around the processing container, and the plurality of gas supply units are provided according to the concentration distribution of the film-forming raw material gas on the surface of the plurality of objects to be processed. The concentration of the film-forming raw material gas on the surface of the plurality of objects to be processed is controlled by controlling the supply and stop of the concentration adjusting gas from the concentration adjusting gas dispersion nozzle and the supply amount from each concentration adjusting gas dispersion nozzle. moving the portion of high distribution, film how to and controlling the reaction active species concentration distribution over the plurality of workpiece.
前記容器内の前記所定の位置に対向する位置から排気することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の成膜方法。 The film forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the air is exhausted from a position in the container facing the predetermined position. 前記複数の被処理体を回転させながら成膜することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の成膜方法。 The film forming method according to any one of claims 1 to 4, wherein the film is formed while rotating the plurality of objects to be processed. 前記濃度調整用ガスは、不活性ガスであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の成膜方法。 The film forming method according to any one of claims 1 to 5, wherein the concentration adjusting gas is an inert gas. 前記原料ガスはヘキサクロロジシラン(SiCl)であり、前記反応活性種はSiClであり、前記不活性ガスはNガスであることを特徴とする請求項6に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 6, wherein the raw material gas is hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 ), the reactive active species is SiCl 2 , and the inert gas is N 2 gas. 前記ヘキサクロロジシランによるSi堆積と、酸化剤によるSiの酸化とを交互に繰り返すALDによりシリコン酸化膜を成膜する際において、前記Si堆積の際に、前記濃度調整用ガスを供給して前記反応活性種であるSiClの濃度分布を制御することを特徴とする請求項7に記載の成膜方法。 When a silicon oxide film is formed by ALD in which Si deposition by hexachlorodisilane and Si oxidation by an oxidizing agent are alternately repeated, the concentration adjusting gas is supplied at the time of Si deposition to carry out the reaction activity. The film forming method according to claim 7, wherein the concentration distribution of SiCl 2 , which is a seed, is controlled. 複数の被処理体上に所定の膜を一括して形成する成膜装置であって、
前記複数の被処理体収容され、多段に配置される真空保持可能な処理容器と、
前記複数の被処理体の側方の所定の位置に設けられ、成膜原料ガスを前記被処理体の表面に沿って供給する成膜原料ガス供給部と、
前記所定の位置とは異なる位置に設けられ、濃度調整用のガスを前記複数の被処理体の表面に供給する濃度調整用ガス供給部と、
前記成膜原料ガス供給部および前記濃度調整用ガス供給部からの前記成膜原料ガスおよび前記濃度調整用ガスの供給を制御する制御部と
を具備し、
前記制御部は、
前記成膜原料ガス供給部から前記処理容器内の前記被処理体の表面に成膜原料ガスを供給させ、かつ、前記濃度調整用ガス供給部から濃度調整用ガスを、前記複数の被処理体の表面の前記成膜原料ガスの濃度分布が高い部分に供給させ、前記濃度分布の高い部分を前記濃度調整用ガスの供給方向へ移動させることで、前記複数の被処理体上に形成された前記原料ガスから生じた反応活性種の濃度分布を制御することを特徴とする成膜装置。
A film forming apparatus that collectively forms a predetermined film on a plurality of objects to be processed.
A vacuum-holding processing container in which the plurality of objects to be processed are housed and arranged in multiple stages ,
A film-forming raw material gas supply unit provided at a predetermined position on the side of the plurality of objects to be processed and supplying the film-forming raw material gas along the surface of the object to be processed.
A concentration adjusting gas supply unit provided at a position different from the predetermined position and supplying a concentration adjusting gas to the surfaces of the plurality of objects to be treated.
A control unit for controlling the supply of the film-forming raw material gas and the concentration-adjusting gas from the film-forming raw material gas supply unit and the concentration-adjusting gas supply unit is provided.
The control unit
Wherein the film-forming raw material gas supply unit in the processing chamber to supply the film-forming raw material gas to the surface of the object, and the concentration adjusting gas from the concentration adjusting gas supply unit, said plurality of workpiece The film was formed on the plurality of objects to be treated by supplying the film-forming raw material gas to a portion of the surface having a high concentration distribution and moving the portion having a high concentration distribution in the supply direction of the concentration adjusting gas. A film forming apparatus characterized by controlling the concentration distribution of reactive species generated from the raw material gas .
前記濃度調整用ガス供給部は、互いに異なる複数の位置から濃度調整用ガスを前記複数の被処理体の表面に供給することを特徴とする請求項9に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 9, wherein the concentration adjusting gas supply unit supplies concentration adjusting gas to the surfaces of the plurality of objects to be processed from a plurality of positions different from each other. 複数の被処理体上に所定の膜を一括して形成する成膜装置であって、
前記複数の被処理体が収容され、多段に配置される真空保持可能な処理容器と、
前記複数の被処理体の側方の所定の位置に設けられ、成膜原料ガスを前記被処理体の表面に沿って供給する成膜原料ガス供給部と、
前記所定の位置とは異なる位置で、かつ前記処理容器の周囲に設けられ、濃度調整用のガスを前記複数の被処理体の表面に供給する複数の濃度調整用ガス供給部と、
前記成膜原料ガス供給部および前記濃度調整用ガス供給部からの前記成膜原料ガスおよび前記濃度調整用ガスの供給を制御する制御部と
を具備し、
前記制御部は、
前記成膜原料ガス供給部から前記処理容器内の前記被処理体の表面に成膜原料ガスを供給させ、かつ、前記複数の被処理体の表面の成膜原料ガスの濃度分布に応じて、前記複数の濃度調整用ガス分散ノズルからの濃度調整用ガスの供給および停止、ならびに各濃度調整用ガス分散ノズルからの供給量を制御して、前記複数の被処理体の表面の成膜原料ガスの濃度分布の高い部分を移動させ、前記複数の被処理体上での前記反応活性種の濃度分布を制御することを特徴とする成膜装置。
A film forming apparatus that collectively forms a predetermined film on a plurality of objects to be processed.
A vacuum-holding processing container in which the plurality of objects to be processed are housed and arranged in multiple stages,
A film-forming raw material gas supply unit provided at a predetermined position on the side of the plurality of objects to be processed and supplying the film-forming raw material gas along the surface of the object to be processed.
A plurality of concentration adjusting gas supply units provided at a position different from the predetermined position and around the processing container to supply the concentration adjusting gas to the surfaces of the plurality of objects to be processed.
A control unit that controls the supply of the film-forming raw material gas and the concentration-adjusting gas from the film-forming raw material gas supply unit and the concentration-adjusting gas supply unit.
Equipped with
The control unit
The film-forming raw material gas is supplied from the film-forming raw material gas supply unit to the surface of the object to be processed in the processing container, and the film-forming raw material gas is supplied to the surface of the plurality of objects to be processed according to the concentration distribution of the film-forming raw material gas on the surface of the plurality of objects to be processed. By controlling the supply and stop of the concentration adjusting gas from the plurality of concentration adjusting gas dispersion nozzles and the supply amount from each concentration adjusting gas dispersion nozzle , the film-forming raw material gas on the surface of the plurality of objects to be processed is controlled. of moving the portions of high density distribution, the plurality of film forming apparatus you and controls the reactive species of the density distribution on the object to be processed.
前記処理容器内の前記成膜原料ガス供給部に対向する位置に排気口を有することを特徴とする請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to any one of claims 9 to 11, wherein an exhaust port is provided at a position in the processing container facing the film forming raw material gas supply unit. 前記複数の被処理体を回転させる回転機構をさらに具備し、
前記制御部は、
前記回転機構を制御して、前記複数の被処理体を回転させながら成膜させることを特徴とする請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の成膜装置。
Further provided with a rotation mechanism for rotating the plurality of objects to be processed,
The control unit
The film forming apparatus according to any one of claims 9 to 12 , wherein the rotation mechanism is controlled to form a film while rotating the plurality of objects to be processed.
前記濃度調整用ガスは、不活性ガスであることを特徴とする請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to any one of claims 9 to 13, wherein the concentration adjusting gas is an inert gas. 前記原料ガスはヘキサクロロジシラン(SiCl)であり、前記反応活性種はSiClであり、前記不活性ガスはNガスであることを特徴とする請求項14に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 14, wherein the raw material gas is hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 ), the reactive active species is SiCl 2 , and the inert gas is N 2 gas. 前記処理容器内に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
前記処理容器内にパージガスを供給するパージガス供給部と
をさらに有し、
前記制御部は、前記ヘキサクロロジシランによるSi堆積と、酸化剤によるSiの酸化とを交互に繰り返すALDによりシリコン酸化膜を成膜させ、前記Si堆積の際に、前記濃度調整用ガスを供給して前記反応活性種であるSiClの濃度分布を制御することを特徴とする請求項15に記載の成膜装置。
An oxidant supply unit that supplies an oxidant into the processing container,
Further having a purge gas supply unit for supplying purge gas in the processing container,
The control unit forms a silicon oxide film by ALD that alternately repeats Si deposition by the hexachlorodisilane and oxidation of Si by an oxidizing agent, and supplies the concentration adjusting gas at the time of the Si deposition. The film forming apparatus according to claim 15, wherein the concentration distribution of SiCl 2 , which is a reactive active species, is controlled.
コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項1から請求項8のいずれかの成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。 It is a storage medium in which a program for operating on a computer and controlling a film forming apparatus is stored, and the program is such that the film forming method according to any one of claims 1 to 8 is performed at the time of execution. A storage medium characterized in that a computer controls the film forming apparatus.
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