JP6900640B2 - ガス供給装置及びガス供給方法 - Google Patents
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Description
前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、
前記反応ガスを前記処理容器内に供給するために前記原料ガス流路とは独立して設けられる反応ガス流路と、
前記原料ガス流路及び前記反応ガス流路に夫々接続され、キャリアガスを供給するための第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路と、
前記第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路に設けられたキャリアガスの供給制御機器とは別個の供給制御機器を介して前記置換ガスを夫々前記処理容器内に供給し、前記第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路とは独立して設けられた第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路と、
前記第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路に夫々設けられ、前記置換ガスを貯留するガス貯留部と、
前記第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路において前記ガス貯留部の下流側に設けられるバルブと、
前記複数サイクル供給して成膜する間、前記置換ガスが貯留されて前記ガス貯留部内が昇圧した後、当該ガス貯留部から前記置換ガスが前記処理容器内に供給されるように、前記バルブの開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記第1の置換ガス流路は前記原料ガス流路に接続され、前記第2の置換ガス流路は前記反応ガス流路に接続され、
前記第1のキャリアガス流路は、前記第1の置換ガス流路における前記バルブの下流側に接続されることで、当該第1の置換ガス流路を介して前記原料ガス流路に接続され、
前記第2のキャリアガス流路は、前記第2の置換ガス流路における前記バルブの下流側に接続されることで、当該第2の置換ガス流路を介して前記反応ガス流路に接続されることを特徴とする。
前記原料ガスを前記処理容器内に供給するために、原料ガス流路に供給する工程と、
前記反応ガスを前記処理容器内に供給するために、前記原料ガス流路とは独立して設けられる反応ガス流路に供給する工程と、
前記原料ガス流路及び前記反応ガス流路に夫々接続された第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路にキャリアガスを供給する工程と、
前記置換ガスを前記処理容器内に供給するために、前記第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路に設けられたキャリアガスの供給制御機器とは別個の供給制御機器が設けられる第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路に、当該置換ガスを夫々供給する工程と、
前記第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路に夫々設けられるガス貯留部に、前記置換ガスを貯留する工程と、
前記複数サイクル供給して成膜する間、前記置換ガスが貯留されて前記ガス貯留部内が昇圧した後、当該ガス貯留部から前記置換ガスが前記処理容器内に供給されるように、前記第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路の夫々において前記ガス貯留部の下流側に設けられるバルブを開閉する工程と、
を備え、
前記第1の置換ガス及び第2の置換ガス流路は、当該第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路とは独立して設けられ、前記第1の置換ガス流路は前記原料ガス流路に接続され、前記第2の置換ガス流路は前記反応ガス流路に接続され、
前記第1のキャリアガス流路は、前記第1の置換ガス流路における前記バルブの下流側に接続されることで、当該第1の置換ガス流路を介して前記原料ガス流路に接続され、
前記第2のキャリアガス流路は、前記第2の置換ガス流路における前記バルブの下流側に接続されることで、当該第2の置換ガス流路を介して前記反応ガス流路に接続されることを特徴とする。
続いて、本発明に関連して行われた評価試験について説明する。
・評価試験1
この評価試験1では上記の成膜装置1を用いて複数枚のウエハWに対して、図2〜図6で説明したようにTiN膜を成膜した。成膜を行うウエハWとしては、図7にその縦断側面を示すテスト用のウエハWが用いられた。このテスト用のウエハWの表面は穿孔され、凹部81が形成されている。凹部81の径は20nmであり、凹部81のアスペクト比は50である。
凹部81の側壁の下端部に形成されたTiN膜の厚さt1/凹部81の側壁の上端部に形成されたTiN膜の厚さt2×100・・・式1
評価試験2として、評価試験1と同様に図7に示したウエハWの複数枚に各々成膜処理を行い、ステップカバレッジを測定した。ただし、この評価試験2では、ステップS1〜S4において処理容器11内に供給するキャリアガスの流量と、ステップS1において処理容器11内に供給するTiCl4ガスの流量とをウエハW毎に変更して行っている。キャリアガスの流量については、1000sccmまたは500sccmに設定しており、キャリアガスの流量が1000sccmであるものを夫々評価試験2−1、キャリアガスの流量が500sccmであるものを評価試験2−2とする。評価試験2−1としては、TiCl4ガスの流量が夫々50sccm、100sccm、140sccm、200sccmに設定されたものが各々行われている。評価試験2−2としては、TiCl4ガスの流量が夫々50sccm、100sccm、140sccmに設定されたものが各々行われている。また、この評価試験2のステップS2、S4の各々で処理容器11内に供給されるパージガスの流量は6000sccmに設定した。その他の処理条件は、評価試験1の処理条件と同様に設定した。
評価試験3として、成膜装置1を用いて成膜処理を行い、複数のウエハWにTiN膜を形成し、当該TiN膜の膜厚(単位:Å)及び比抵抗(μΩ・cm)を測定した。この評価試験3では処理容器11に供給するキャリアガスの流量を1000sccmに設定し、パージガスの流量を500sccm〜10000sccmの範囲でウエハW毎に変更して処理を行った。また、成膜処理中のウエハWの温度は460℃、1サイクルにおける処理容器11内へのTiCl4ガスの供給量を1.05cc、1サイクルにおける処理容器11内へのNH3ガスの供給量を38ccに夫々設定し、ステップS1、S2、S3、S4を行う時間を0.05秒、0.1秒、0.13秒、0.1秒に夫々設定した。また、サイクルを行う回数は300回とした。
評価試験4として、評価試験3と同様に成膜装置1を用いて複数のウエハWにTiN膜を形成し、当該TiN膜の膜厚(単位:Å)及び比抵抗(μΩ・cm)を測定した。ただし、各種の処理条件について、評価試験3の処理条件から変更している。評価試験4では、TiCl4ガスの流量は300sccm、1サイクルあたりのNH3ガスの供給量は38cc、ウエハWの温度は460℃、処理容器11内の圧力は5Torr(6.67×102Pa)、ガス流路51、71に各々供給するキャリアガスの流量は1000sccm、ガス流路45、65に各々供給するパージガスの流量は10slm、ステップS1を行う時間は0.02秒、ステップS3を行う時間は0.13秒に夫々設定した。また、この評価試験4では、ウエハW毎にステップS2、S4を行う時間、即ち1回のパージを行う時間を変更している。なお1枚のウエハWについて、ステップS2を行う時間とステップS4とを行う時間は互いに同じ長さである。
11 処理容器
21 載置台
41、45、51、61、65、71 ガス供給路
42、46、62、66 ガス貯留タンク
44、48、53、64、68、73 ガス供給源
100 制御部
Claims (7)
- 真空雰囲気である処理容器内の基板に、原料ガス、雰囲気を置換するための置換ガス、及び前記原料ガスと反応して前記基板上に反応生成物を生成するための反応ガスを順番に複数サイクル供給して成膜するガス供給装置において、
前記原料ガスを前記処理容器内に供給するための原料ガス流路と、
前記反応ガスを前記処理容器内に供給するために前記原料ガス流路とは独立して設けられる反応ガス流路と、
前記原料ガス流路及び前記反応ガス流路に夫々接続され、キャリアガスを供給するための第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路と、
前記第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路に設けられたキャリアガスの供給制御機器とは別個の供給制御機器を介して前記置換ガスを夫々前記処理容器内に供給し、前記第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路とは独立して設けられた第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路と、
前記第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路に夫々設けられ、前記置換ガスを貯留するガス貯留部と、
前記第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路において前記ガス貯留部の下流側に設けられるバルブと、
前記複数サイクル供給して成膜する間、前記置換ガスが貯留されて前記ガス貯留部内が昇圧した後、当該ガス貯留部から前記置換ガスが前記処理容器内に供給されるように、前記バルブの開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記第1の置換ガス流路は前記原料ガス流路に接続され、前記第2の置換ガス流路は前記反応ガス流路に接続され、
前記第1のキャリアガス流路は、前記第1の置換ガス流路における前記バルブの下流側に接続されることで、当該第1の置換ガス流路を介して前記原料ガス流路に接続され、
前記第2のキャリアガス流路は、前記第2の置換ガス流路における前記バルブの下流側に接続されることで、当該第2の置換ガス流路を介して前記反応ガス流路に接続されることを特徴とするガス供給装置。 - 前記キャリアガスを前記処理容器内へ供給する時間帯と、前記置換ガスを前記処理容器内へ供給する時間帯とが互いに重なることを特徴とする請求項1記載のガス供給装置。
- 前記キャリアガスの前記処理容器内への供給は、前記複数サイクルの間連続して行われることを特徴とする請求項2記載のガス供給装置。
- 前記処理容器内へ供給される前記キャリアガスの流量は、1000sccm以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載のガス供給装置。
- 前記原料ガスは塩化チタンまたは塩化タングステンであり、前記反応ガスは、前記原料ガスを窒化して前記基板に窒化チタンまたは窒化タングステンを形成するための窒化ガスであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載のガス供給装置。
- 前記第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路には、オリフィスが設けられる請求項1ないし5のいずれか一つに記載のガス供給装置。
- 真空雰囲気である処理容器内の基板に、原料ガス、雰囲気を置換するための置換ガス、及び前記原料ガスと反応して前記基板上に反応生成物を生成するための反応ガスを順番に複数サイクル供給して成膜するガス供給方法において、
前記原料ガスを前記処理容器内に供給するために、原料ガス流路に供給する工程と、
前記反応ガスを前記処理容器内に供給するために、前記原料ガス流路とは独立して設けられる反応ガス流路に供給する工程と、
前記原料ガス流路及び前記反応ガス流路に夫々接続された第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路にキャリアガスを供給する工程と、
前記置換ガスを前記処理容器内に供給するために、前記第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路に設けられたキャリアガスの供給制御機器とは別個の供給制御機器が設けられる第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路に、当該置換ガスを夫々供給する工程と、
前記第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路に夫々設けられるガス貯留部に、前記置換ガスを貯留する工程と、
前記複数サイクル供給して成膜する間、前記置換ガスが貯留されて前記ガス貯留部内が昇圧した後、当該ガス貯留部から前記置換ガスが前記処理容器内に供給されるように、前記第1の置換ガス流路及び第2の置換ガス流路の夫々において前記ガス貯留部の下流側に設けられるバルブを開閉する工程と、
を備え、
前記第1の置換ガス及び第2の置換ガス流路は、当該第1のキャリアガス流路及び第2のキャリアガス流路とは独立して設けられ、前記第1の置換ガス流路は前記原料ガス流路に接続され、前記第2の置換ガス流路は前記反応ガス流路に接続され、
前記第1のキャリアガス流路は、前記第1の置換ガス流路における前記バルブの下流側に接続されることで、当該第1の置換ガス流路を介して前記原料ガス流路に接続され、
前記第2のキャリアガス流路は、前記第2の置換ガス流路における前記バルブの下流側に接続されることで、当該第2の置換ガス流路を介して前記反応ガス流路に接続されることを特徴とするガス供給方法。
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