JP6832785B2 - シリコン窒化膜の成膜方法および成膜装置 - Google Patents
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Description
最初に、本発明に係るシリコン窒化膜の成膜方法を実施することが可能なシリコン窒化膜の成膜装置の一例について説明する。
図2に示すように、吸着領域R1の原料ガス導入ユニット3は、回転テーブル2の上面と対向する天板12の下面側に設けられる。また、図1に示すように、原料ガス導入ユニット3の平面形状は、ウエハ載置領域21の公転面RAを、ウエハ載置領域21の公転の方向と交差する方向に区画して形成される扇形の形状となっている。
上述したように、窒化領域R2およびその両側に設けられたR3、R4には、それぞれにはプラズマ生成部6A、6B、6Cが設けられている。また、窒化領域R2には、窒化ガス供給源55から配管を介してその外側および内側から窒化ガスガスが供給されるようになっており、還元領域R3、R4には、還元ガス供給源56から配管を介してその外側および内側から還元ガスが供給されるようになっている。窒化ガスとしてはNH3ガス、N2ガス等を用いることができる。これらの中ではNH3ガスを好適に用いることができる。また、還元ガスとしては、H2ガススを好適に用いることができる。
次に、以上のように構成された成膜装置を用いたシリコン窒化膜の成膜方法の一実施形態について、図8のフロー図を参照して説明する。
成膜温度:400〜600℃
圧力:66.6〜1330Pa
Si原料ガス(DCSガス)流量:600〜1200sccm
Ti原料ガス(TiCl4ガス)流量:100〜200sccm
窒化ガス(NH3ガス)流量:80〜4000sccm
マイクロ波パワー:1000〜2500W
H2ガス流量:100〜4000sccm
マイクロ波パワー:1000〜2500W
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されず、その思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
3;原料ガス導入ユニット
6A、6B、6C;プラズマ生成部
11;真空容器
52;Si原料ガス供給源
53;Ti原料ガス供給源
54;分離ガス供給源
55;窒化ガス供給源
56;還元ガス供給源
R1;吸着領域
R2;窒化領域
R3,R4;還元領域
W;半導体ウエハ
Claims (18)
- 被処理基板上に、シリコン窒化膜を成膜するシリコン窒化膜の成膜方法であって、
前記被処理基板に対して、シリコン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記シリコン原料ガスを、窒化ガスのプラズマにより窒化する処理とを、第1の回数繰り返してシリコン窒化膜を成膜する工程と、
前記被処理基板に対して、塩素を含有するチタン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記チタン原料ガスを、窒化ガスのプラズマにより窒化させる処理とを、第2の回数繰り返して窒化チタン膜を成膜する工程と
を所定回数繰り返し、所定量のチタンをドープしたシリコン窒化膜を成膜し、
前記シリコン窒化膜を成膜する工程および前記窒化チタン膜を成膜する工程を実施する際に、真空容器内に、前記シリコン原料ガスまたは前記チタン原料ガスを吸着させる吸着領域と、吸着した前記シリコン原料ガスまたは前記チタン原料ガスを窒化させる窒化領域とを設け、前記真空容器内で回転テーブルに載置された複数の被処理基板を公転させて、前記被処理基板が、前記吸着領域と前記窒化領域とを順次通過するようにし、
前記シリコン原料ガスまたは前記チタン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記シリコン原料または前記チタン原料を窒化させる処理とを交互に行うことを特徴とするシリコン窒化膜の成膜方法。 - 被処理基板上に、シリコン窒化膜を成膜するシリコン窒化膜の成膜方法であって、
前記被処理基板に対して、シリコン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記シリコン原料ガスを、窒化ガスのプラズマにより窒化する処理とを、第1の回数繰り返してシリコン窒化膜を成膜する工程と、
前記被処理基板に対して、塩素を含有するチタン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記チタン原料ガスを、窒化ガスのプラズマにより窒化させる処理とを、第2の回数繰り返して窒化チタン膜を成膜する工程と
を所定回数繰り返し、所定量のチタンをドープしたシリコン窒化膜を成膜し、
前記窒化チタン膜を成膜する工程を実施する際に、前記窒化処理の前後に、吸着した前記チタン原料を還元ガスのプラズマにより還元する処理を行うことを特徴とするシリコン窒化膜の成膜方法。 - 真空容器内に、前記シリコン原料ガスまたは前記チタン原料ガスを吸着させる吸着領域と、吸着した前記シリコン原料ガスまたは前記チタン原料ガスを窒化させる窒化領域と、前記窒化領域の前後に還元ガスのプラズマによる還元処理を行う還元領域を設け、前記真空容器内で回転テーブルに載置された複数の被処理基板を公転させて、前記被処理基板が、前記吸着領域と、前記還元領域の一方と、前記窒化領域と、前記還元領域の他方とを順次通過するようにし、
前記窒化チタン膜を成膜する工程において、前記チタン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記チタン原料を還元する処理と、吸着した前記チタン原料ガスを窒化させる処理と、窒化後の前記チタン原料ガスを還元する処理とを順次行うことを特徴とする請求項2に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。 - 前記シリコン窒化膜を成膜する工程を実施する際に、前記窒化処理の前後に、吸着した前記シリコン原料を還元ガスのプラズマにより還元する処理を行うことを特徴とする請求項2に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
- 真空容器内に、前記シリコン原料ガスまたは前記チタン原料ガスを吸着させる吸着領域と、吸着した前記シリコン原料ガスまたは前記チタン原料ガスを窒化させる窒化領域と、前記窒化領域の前後に還元ガスのプラズマによる還元処理を行う還元領域を設け、前記真空容器内で回転テーブルに載置された複数の被処理基板を公転させて、前記被処理基板が、前記吸着領域と、前記還元領域の一方と、前記窒化領域と、前記還元領域の他方とを順次通過するようにし、
前記窒化チタン膜を成膜する工程において、前記チタン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記チタン原料ガスを還元する処理と、吸着した前記チタン原料ガスを窒化させる処理と、窒化後の前記チタン原料を還元する処理とを順次行い、
前記シリコン窒化膜を成膜する工程において、前記シリコン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記シリコン原料ガスを還元する処理と、吸着した前記シリコン原料ガスを窒化させる処理と、窒化後の前記シリコン原料を還元する処理とを順次行うことを特徴とする請求項4に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。 - 前記還元処理は、還元ガスとしてH2ガスを用いて行うことを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
- 前記還元処理は、還元ガスをマイクロ波プラズマにより励起して生成された還元種によって行われることを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか1項に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
- 前記第1の回数と、前記第2の回数とを調整することにより、チタンのドープ量を制御することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
- 膜全体に対するTiNの量が、0.1〜2mol%の範囲であることを特徴とする請求項8に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
- 前記窒化処理は、窒化ガスとしてNH3ガスを用いて行うことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
- 前記窒化処理は、窒化ガスをマイクロ波プラズマにより励起して生成された窒化種によって行われることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
- 前記窒化チタン膜を成膜する工程に用いる塩素を含有するチタン原料ガスとして、TiCl4ガスを用いることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のシリコン窒化膜の成膜方法。
- 被処理基板上に、シリコン窒化膜を成膜するシリコン窒化膜の成膜装置であって、
内部が真空に保持される真空容器と、
前記真空容器内で、複数の被処理基板が載置された状態で公転される回転テーブルと、
前記真空容器内に設けられ、シリコン原料ガスを供給するシリコン原料ガス供給機構およびチタン原料ガスを供給するチタン原料ガス供給機構を有し、前記被処理基板に前記シリコン原料ガスまたは前記チタン原料ガスを吸着させる吸着領域と、
前記真空容器内に設けられ、吸着した前記シリコン原料ガスまたは前記チタン原料ガスを窒化ガスのプラズマにより窒化する窒化領域と、
前記複数の被処理基板を前記回転テーブルに載置した状態で、前記回転テーブルを回転させ、前記被処理基板が前記吸着領域を通過する際に、前記シリコン原料ガス供給機構から前記シリコン原料ガスを供給して、前記被処理基板に前記シリコン原料ガスを吸着させる処理を実行させ、前記被処理基板が前記窒化領域を通過する際に、吸着した前記シリコン原料ガスを、前記窒化ガスのプラズマで窒化させる処理を行い、前記回転テーブルを第1の回数回転させることにより、前記シリコン原料ガスを吸着させる処理と前記窒化させる処理とを第1の回数繰り返してシリコン窒化膜を成膜する工程と、前記回転テーブルを回転させ、前記被処理基板が前記吸着領域を通過する際に、前記チタン原料ガス供給機構から前記チタン原料ガスを供給して、前記被処理基板に前記チタン原料ガスを吸着させる処理を実行させ、前記被処理基板が前記窒化領域を通過する際に、吸着した前記チタン原料ガスを、前記窒化ガスのプラズマで窒化させる処理を実行させ、前記回転テーブルを第2の回数回転させることにより、前記チタン原料ガスを吸着させる処理と前記窒化させる処理とを第2の回数繰り返して窒化チタン膜を成膜する工程と、を実施させ、前記シリコン窒化膜を成膜する工程と、前記窒化チタン膜を成膜する工程を所定回数繰り返すように制御する制御部と
を有することを特徴とするシリコン窒化膜の成膜装置。 - 前記窒化領域の前後に設けられ、還元ガスのプラズマによる還元処理を行う2つの還元領域をさらに有し、
前記制御部は、前記窒化チタン膜を成膜する工程の際に、前記チタン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記チタン原料を還元する処理と、吸着した前記チタン原料ガスを窒化させる処理と、窒化後の前記チタン原料ガスを還元する処理とが順次行われるように制御することを特徴とする請求項13に記載のシリコン窒化膜の成膜装置。 - 前記制御部は、前記シリコン窒化膜を成膜する際に、前記シリコン原料ガスを吸着させる処理と、吸着した前記シリコン原料を還元する処理と、吸着した前記シリコン原料ガスを窒化させる処理と、窒化後の前記シリコン原料ガスを還元する処理とを順次行うように制御することを特徴とする請求項14に記載のシリコン窒化膜の成膜装置。
- 前記制御部は、前記第1の回数と、前記第2の回数とを調整することにより、チタンのドープ量を制御することを特徴とする請求項15に記載のシリコン窒化膜の成膜装置。
- 前記制御部は、膜全体に対するTiNの量が、0.1〜2mol%の範囲になるように制御することを特徴とする請求項16に記載のシリコン窒化膜の成膜装置。
- コンピュータ上で動作し、シリコン窒化膜の成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項1から請求項12のいずれか1項のシリコン窒化膜の成膜方法が行われるように、コンピュータに前記シリコン窒化膜の成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
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