JP7157236B2 - 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置 - Google Patents
基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7157236B2 JP7157236B2 JP2021503958A JP2021503958A JP7157236B2 JP 7157236 B2 JP7157236 B2 JP 7157236B2 JP 2021503958 A JP2021503958 A JP 2021503958A JP 2021503958 A JP2021503958 A JP 2021503958A JP 7157236 B2 JP7157236 B2 JP 7157236B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- processing chamber
- substrate
- supplying
- supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 147
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 64
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 368
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 29
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 9
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 8
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 71
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 21
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 5
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 4
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910008482 TiSiN Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N trichloro(trichlorosilyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NXHILIPIEUBEPD-UHFFFAOYSA-H tungsten hexafluoride Chemical compound F[W](F)(F)(F)(F)F NXHILIPIEUBEPD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- GPTXWRGISTZRIO-UHFFFAOYSA-N chlorquinaldol Chemical compound ClC1=CC(Cl)=C(O)C2=NC(C)=CC=C21 GPTXWRGISTZRIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N diboron Chemical compound B#B ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009349 indirect transmission Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- OYMJNIHGVDEDFX-UHFFFAOYSA-J molybdenum tetrachloride Chemical compound Cl[Mo](Cl)(Cl)Cl OYMJNIHGVDEDFX-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000002683 reaction inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JYIFRKSFEGQVTG-UHFFFAOYSA-J tetrachlorotantalum Chemical compound Cl[Ta](Cl)(Cl)Cl JYIFRKSFEGQVTG-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
- KPFWGLUVXPQOHO-UHFFFAOYSA-N trichloro(silyl)silane Chemical compound [SiH3][Si](Cl)(Cl)Cl KPFWGLUVXPQOHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- KPGXUAIFQMJJFB-UHFFFAOYSA-H tungsten hexachloride Chemical compound Cl[W](Cl)(Cl)(Cl)(Cl)Cl KPGXUAIFQMJJFB-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- WIDQNNDDTXUPAN-UHFFFAOYSA-I tungsten(v) chloride Chemical compound Cl[W](Cl)(Cl)(Cl)Cl WIDQNNDDTXUPAN-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45557—Pulsed pressure or control pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C23C16/303—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for ALD
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
- H01L21/28562—Selective deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28568—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising transition metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
- H10B43/20—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels
- H10B43/23—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels
- H10B43/27—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels with source and drain on different levels, e.g. with sloping channels the channels comprising vertical portions, e.g. U-shaped channels
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
本開示は、膜特性を向上可能な技術を提供する。
処理室内の基板に対して、金属含有ガスの供給と、シリコンおよび水素を含みハロゲンを含まない還元ガスの供給と、を並行して行う供給工程と、処理室内の雰囲気を排気する排気工程とを、行う第1の工程と、第1の工程を複数回繰り返す工程と、第1の工程を複数回繰り返した後であって、処理室内の基板に対する窒素含有ガスの供給と処理室内の雰囲気の排気とを行う第2の工程と、第2の工程を複数回繰り返す工程と、を有する技術が提供される。
以下、実施形態の例について、図を参照しながら説明する。
基板処理装置10は、加熱手段(加熱機構、加熱系)としてのヒータ207が設けられた処理炉202を備える。ヒータ207は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられている。
半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、ウエハ200上に、例えばゲート電極を構成する金属膜を形成する工程の一例について、図4を用いて説明する。金属膜を形成する工程は、上述した基板処理装置10の処理炉202を用いて実行される。以下の説明において、基板処理装置10を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図1に示されているように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219はOリング220を介して反応管203の下端開口を閉塞した状態となる。
処理室201内が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ246によって真空排気される。この際、処理室201内の圧力は、圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づき、APCバルブ243がフィードバック制御される(圧力調整)。真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電量がフィードバック制御される(温度調整)。ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。なお、ここでの処理室201内の圧力は、後の第1工程S303で第1ガスが供給される時の圧力に調整される。
続いて、第2雰囲気調整工程S403を行っても良い。第2雰囲気調整工程S403では、処理室201内の酸素濃度の低下させる調整が行われる。具体的には、図5に示すフロー例に従って処理される。このフローは、第3ガス供給工程S403a、不活性ガス供給工程S403b、真空排気工程S403cを含む。
第3ガス供給工程S403aでは、まず、バルブ334を開き、ガス供給管330内に、雰囲気調整ガスとして窒素と水素を含むガスとしてNH3ガスを流す。NH3ガスは、第2フラッシュタンク332から、ノズル430のガス供給孔430aから処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ノズル410,420内へのNH3ガスの侵入を防止するために、バルブ514,524を開き、ガス供給管510,520内にN2ガスを流す。N2ガスは、ガス供給管310,320、ノズル410,420を介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。なお、第2フラッシュタンク332には、MFC331で流量調整されたNH3ガスが、供給されて、所定量のNH3ガスが貯留される。なお、第2フラッシュタンク322へのガスの貯留は、基板処理装置10のアイドリング中や、NH3ガス以外のガスの供給中に行われる。
(b)成膜工程S300の最初に供給されるTiCl4ガスの供給状態と、2回目以降に供給されるTiCl4ガスの供給状態や、2サイクル目以降に供給されるTiCl4ガスの供給状態とがそれぞれ異なる状態になり、ウエハ200に形成されるTi含有層の特性が層毎に異なってしまうことを抑制することが可能となる。
不活性ガス供給工程S403bでは、各ノズル410,420,430から、処理室201内に不活性ガスとしてのN2ガスを導入し、処理室201内に存在する、NH3ガスや、副生成物を排気管231に押し出すパージ処理が行われる。各ノズル410,420,430に供給されるN2ガスの流量は、MFC512,522,532で調整される。例えば、0.1slm~20slmで調整される。
真空排気工程S403cでは、処理室201内の雰囲気を排気し、処理室201内の圧力の調整が行われる。ここでの処理室201内の圧力は、後の第1工程S303で第1ガスが供給される時の圧力に調整される。この時の不活性ガスの流量は、MFC512,522,532で制御され、それぞれ例えば0.01~1slm、好ましくは0.1~1slm、より好ましくは0.1~1slmの範囲内の流量とする。ここでの処理室201内の圧力を、後の第1工程S303で第1ガスが供給される時の圧力に調整することで、第1ガス供給時の圧力変動を抑制することができ、第1ガスをウエハ200の表面に均一に供給することが可能となる。
続いて、成膜工程S300が行われる。成膜工程S300は、少なくとも、以下に記載する第1の工程S303と第2の工程S304を有する。それぞれの工程について、図4、図6~図9を用いて説明する。
第1の工程S303は、少なくとも、第1ガスの供給工程と、第2ガスの供給工程を含む。図6の破線で示す様に、第1ガスと第2ガスの供給工程S303bの前に、前処理工程S303aを行っても良い。また、図6の破線で示す様に、第1ガス・第2ガス供給工程S303bの後に、後処理工程S303cを行っても良い。また、第1ガス・第2ガス供給工程S303aの後、又は後処理工程S303cの後に、判定工程S303dを行っても良い。以下に、それぞれの工程について説明する。
前処理工程S303aでは、不活性ガスの供給と不活性ガスの排気が連続して行われる。
第1ガス・第2ガス供給工程S303bでは、第1ガスとしてのTiCl4ガスが供給され、所定時間経過後に第2ガスとしてのSiH4ガスが供給される。(第1ガス供給) バルブ314を開き、ガス供給管310内に第1ガス(原料ガス)であるTiCl4ガスを流す。TiCl4ガスは、第1フラッシュタンク312、ノズル410のガス供給孔410aを介して、処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してTiCl4ガスが供給される。このとき同時にバルブ514を開き、ガス供給管510内にN2ガス等の不活性ガスを流す。ガス供給管510内を流れたN2ガスは、MFC512により流量調整され、TiCl4ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ノズル420,430内へのTiCl4ガスの侵入を防止するために、バルブ524,534を開き、ガス供給管520,530内にN2ガスを流す。N2ガスは、ガス供給管320,330、ノズル420,430を介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。なお、第1フラッシュタンク312へのガスの貯留は、基板処理装置10のアイドリング中や、TiCl4ガス以外のガスの供給中に行われる。
TiCl4ガスの供給開始から所定時間経過後に、バルブ324を開き、ガス供給管320内に還元ガスであるSiH4ガスを流す。ここの所定時間は、例えば0.01~5秒とし、具体的には1秒である。SiH4ガスは、MFC322により流量調整され、ノズル420のガス供給孔420aから処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、同時にバルブ524を開き、ガス供給管520内にN2ガス等の不活性ガスを流す。ガス供給管520内を流れたN2ガスは、MFC522により流量調整され、SiH4ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ノズル430内へのTiCl4ガスとSiH4ガスの侵入を防止するために、バルブ534を開き、ガス供給管530内にN2ガスを流す。N2ガスは、ガス供給管330、ノズル430を介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してTiCl4ガスとSiH4ガスとN2ガスが並行して供給されることとなる。すなわち少なくともTiCl4ガスとSiH4ガスとは並行して供給されるタイミングを有する。このTiCl4ガスとSiH4ガスが並行して供給されている時間はT4とする。ここで、好ましくは、T4時間>T3時間とする。この様に構成することにより、基板の再表面へのSiの吸着を抑制することが可能となる。なお、この時のAPCバルブ243の開度は、5~40%程度であり、好ましくは8~12%で、TiCl4ガスが供給されている期間の圧力を維持する様に制御される。よって、TICl4ガスが供給されているときのバルブ開度よりも大きいバルブ開度となる。
後処理工程S303cでは、処理室201内に残留する第1ガス、第2ガス、副生成物を除去する処理が行われる。具体的には、不活性ガスの供給工程と排気工程が行われる。不活性ガスの供給工程では、不活性ガスとしてのN2ガスを、処理室201内に供給する。ここで、N2ガスの流量は、第1ガス・第2ガスの供給工程の時の流量よりも多くなるように設定される。N2ガスの供給を開始してから所定時間(T5)経過後であって、例えば、0.01~10秒後、具体的には2秒後、流量を低下させるか、バルブを閉じる。ここで、APCバルブ243の開度は、20~100%とする。好ましくは、50%程度とする。この様にバルブ開度を調整することにより、急激な圧力変動を抑制できる。その結果、処理室201内に残留したガス等を除去することが可能となる。
判定工程S303dでは、少なくとも第1ガス・第2ガス供給工程S303dが所定回数(X回)実行されたか否かの判定が行われる。所定回数実行されていれば、Y(YES)判定とし、第1の工程S303を終了させる。所定回数実行されていなければ、N(No)判定とし、所定回数となるままで第1ガス・第2ガス供給工程S303dを繰り返し行わせる。ここで所定回数(X回)は、2~30である。好ましくは10~20であり、更に好ましくは、15~20である。回数を多くすることで、ウエハ200面内の均一性や、構造体表面のカバレッジ(被覆率)を向上させることができる。一方で、回数に対する成膜レートは、飽和曲線を描く結果(不図示)となる。この現象は、ウエハ200上のTiCl4の吸着サイト数の減少、吸着したTiCl4による立体障害の発生、副生成物生成量の増加が原因と考えられる。それ故、回数を増やしても成膜レートに寄与せず、スループットの低下を発生させるためこの様な範囲にすることが好ましい。
なお、第1の工程の後であって、第2の工程S305の前に、パージ工程S304を行わせても良い。ここでのパージ工程S304は、上述の第2雰囲気調整工程403や、後処理工程S303cと略同様の趣旨の工程が行われるので、説明を省略する。
第2の工程S305は、図7、図8、図9に示す様に、少なくとも第3ガス供給工程S305aを含む。また、第2の工程S305は、図7の破線で示す様に、パージ工程S305bや判定工程S305cを追加しても良い。以下にそれぞれの工程について説明する。
(NH3ガス供給)
第3ガス供給工程S305aでは、バルブ334を開き、ガス供給管330内に、反応ガスとしてNH3ガスを流す。NH3ガスは、第2フラッシュタンク332からノズル430のガス供給孔430aを介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このときウエハ200に対して、NH3ガスが供給される。このとき同時にバルブ534を開き、ガス供給管530内にN2ガスを流す。ガス供給管530内を流れたN2ガスは、MFC532により流量調整される。N2ガスはNH3ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ノズル410,420内へのNH3ガスの侵入を防止するために、バルブ514,524を開き、ガス供給管510,520内にN2ガスを流す。N2ガスは、ガス供給管310,320、ノズル410,420を介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。なお、第2フラッシュタンク322へのガスの貯留は、基板処理装置10のアイドリング中や、NH3ガス以外のガスの供給中に行われる。
(残留ガス除去)
TiN層を形成した後、バルブ334を閉じて、NH3ガスの供給を停止する。これにより、処理室201内に残留する未反応もしくはTiN層の形成に寄与した後のNH3ガスや副生成物(NH4Cl)を処理室201内から排除する。なお、ここでのAPCバルブ243のバルブ開度は、略全開(略100%)とし、N2ガスの合計流量は、1slm~100slmとし、具体的には、60slmで180Paとなる様に各MFCとAPCバルブ243を制御する。この様に構成することにより、1サイクルで生成される副生成物を排気することができ、次のサイクルに与える影響を低減することができる。
少なくとも第3ガス供給工程S305aが所定回数(Y回)実行されたかを判定しても良い。所定回数行われていなければ、第3ガス供給工程S305aを繰り返し行わせ、所定回数行われていれば、次の工程を行わせる。ここで、所定回数はY回であり、Yは3~50である。好ましくは、20~50回である。ここで、X<Yとし、X:Y=1:2(~4)とすることにより、ウエハ200面内や、構造体表面に均一な特性の膜を形成させることが可能となる。
判定工程S307では、成膜工程S300が所定回数(Z回)実行されたかを判定する。所定回数回数行われていなければ、成膜工程S300を繰り返し行わせ、所定回数行われていれば、次の工程を行わせる。ここで、所定回数はZ回であり、Zは1~200である。ここでは、例えば0.5~5.0nmのTiN膜が形成されるまでの回数行われる。
続いて、第2成膜工程S404が行われても良い。第2成膜工程S404は、図11に示すガス供給シーケンスを所定回数繰り返す工程であり、上述の工程と同様にTiN膜が形成される。なお、成膜工程S300で所望の膜厚のTiN膜が形成されていれば、本工程は、不要である。しかしながら、成膜工程S300での成膜では、従来から知られているTiNの成膜法に比べて、成膜スループットが低下する可能性がある。その場合、所望の膜厚の内の最初に形成されるTiN膜の層を、成膜工程S300で形成し、その後、膜厚を稼ぐため、第2成膜工程S404を行わせることで、成膜スループットの低下を抑制することが可能となる。
ガス供給管510,520,530のそれぞれからN2ガスを処理室201内へ供給し、排気管231から排気する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室201内が不活性ガスでパージされ、処理室201内に残留するガスや副生成物が処理室201内から除去される(アフターパージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、反応管203の下端が開口される。そして、処理済ウエハ200がボート217に支持された状態で反応管203の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済のウエハ200は、ボート217より取り出される(ウエハディスチャージ)。
本実施形態の例によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を得ることができる。(a)成膜中に発生し、成膜速度を低下させるHClを効率よく排出でき、成膜速度を上げることができる。(b)膜中のSi濃度を低減させることができる。(c)膜の被覆率を向上させることができる。
図10に示す様に、本開示の技術によれば、平面に占めるTiN粒の比率を大きくすることができ、被覆率が向上する。第1ガスと第2ガスの供給を複数回に分けて行うことで、処理室201内に存在するHCl濃度の減少、ウエハ200上に形成されるTiCl4による立体障害の大きさを減少させることで、被覆率が向上していると考えられる。(d)耐酸化性を向上させる。
図10に示す様に、膜の粒径が大きくなることで、結晶粒界が減少(膜の表面積が減少)し、耐酸化性が向上する。
Claims (14)
- 処理室内の基板に対して、金属含有ガスの供給と、シリコンおよび水素を含みハロゲンを含まない還元ガスの供給と、を並行して行う供給工程と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気工程とを、行う第1の工程と、
前記第1の工程を複数回繰り返す工程と、
前記第1の工程を複数回繰り返した後であって、前記処理室内の基板に対する窒素含有ガスの供給と前記処理室内の雰囲気の排気とを行う第2の工程と、
前記第2の工程を複数回繰り返す工程と、
を有する基板処理方法。 - 前記第1の工程では、前記金属含有ガスの供給開始後に前記還元ガスを供給する請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記第1の工程は、前記金属含有ガスの供給停止と前記還元ガスの供給停止とを同時に行う請求項1または2に記載の基板処理方法。
- 前記第1の工程では、前記還元ガスの供給を停止させた後に前記金属含有ガスの供給を停止させる請求項1または2に記載の基板処理方法。
- 前記第1の工程の前であって、前記基板に対して、窒素と水素を含むガスの供給と、前記窒素と水素を含むガスの供給後に、パージを行う雰囲気調整工程を有する請求項1乃至4のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記第1の工程は、前記金属含有ガスの供給前に、前記処理室内の圧力を前記金属含有ガスの供給時の圧力と揃える様に調整する前処理工程を有する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記第1の工程の排気工程は、前記処理室内に不活性ガスを供給する工程と前記不活性ガスの供給後に排気する工程とを有する請求項1乃至6のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記第1の工程の間、前記処理室の圧力を維持する請求項1乃至7のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記第1の工程では、前記基板に供給される前記金属含有ガスの供給量が前記還元ガスの供給量よりも多くなるように前記金属含有ガスと前記還元ガスが供給される請求項1乃至8のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記第1の工程では、前記金属含有ガスはフラッシュタンクを経由して供給し、前記還元ガスは、フラッシュタンクを経由せずに供給される請求項1乃至9のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記第2の工程の繰り返し回数は、前記第1の工程の繰り返し回数よりも多く構成される請求項1乃至10のいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 処理室内の基板に対して、金属含有ガスの供給と、シリコンおよび水素を含みハロゲンを含まない還元ガスの供給と、を並行して行う供給工程と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気工程とを、行う第1の工程と、
前記第1の工程を複数回繰り返す工程と、
前記第1の工程を複数回繰り返した後であって、前記処理室内の基板に対する窒素含有ガスの供給と前記処理室内の雰囲気の排気とを行う第2の工程と、
前記第2の工程を複数回繰り返す工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 基板処理装置の処理室内の基板に対して、金属含有ガスの供給と、シリコンおよび水素を含みハロゲンを含まない還元ガスの供給と、を並行して実行させる供給手順と、前記処理室内の雰囲気を排気させる排気手順とを、行わせる第1の手順と、
前記第1の手順を複数回繰り返させる手順と、
前記第1の手順を複数回繰り返した後であって、前記処理室内の基板に対する窒素含有ガスの供給と排気とを行わせる第2の手順と、
前記第2の手順を複数回繰り返させる手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。 - 基板を処理する処理室と、
前記基板に金属含有ガスを供給する第1ガス供給部と、
前記基板にシリコンおよび水素を含みハロゲンを含まない還元ガスを供給する第2ガス供給部と、
前記基板に窒素含有ガスの供給を供給する第3ガス供給部と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部と、
前記基板に対して、前記金属含有ガスの供給と、前記還元ガスの供給とを並行して実行させる供給処理と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気処理とを行う第1の処理と、前記第1の処理を複数回繰り返す処理と、前記第1の処理を複数回繰り返した後であって、前記基板に対する前記窒素含有ガスの供給と、前記処理室内の雰囲気の排気とを行わせる第2の処理と、前記第2の処理を複数回繰り返し行う処理と、を前記第1ガス供給部と前記第2ガス供給部と前記第3ガス供給部と前記排気部に行わせることが可能なように構成された制御部と、
を有する基板処理装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019040371 | 2019-03-06 | ||
JP2019040371 | 2019-03-06 | ||
PCT/JP2020/006792 WO2020179474A1 (ja) | 2019-03-06 | 2020-02-20 | 半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020179474A1 JPWO2020179474A1 (ja) | 2021-12-02 |
JP7157236B2 true JP7157236B2 (ja) | 2022-10-19 |
Family
ID=72337927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021503958A Active JP7157236B2 (ja) | 2019-03-06 | 2020-02-20 | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US12000045B2 (ja) |
JP (1) | JP7157236B2 (ja) |
KR (1) | KR102660213B1 (ja) |
CN (1) | CN113518836B (ja) |
WO (1) | WO2020179474A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102359908B1 (ko) * | 2019-10-08 | 2022-02-09 | 주식회사 유진테크 | 박막 증착장치 및 박막 증착방법 |
JP7248722B2 (ja) * | 2021-02-19 | 2023-03-29 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理方法、基板処理装置、プログラムおよび半導体装置の製造方法 |
JP2023023351A (ja) * | 2021-08-05 | 2023-02-16 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003524888A (ja) | 1999-10-15 | 2003-08-19 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 感受性表面上にナノラミネート薄膜を堆積するための方法 |
JP2013122068A (ja) | 2011-12-09 | 2013-06-20 | Ulvac Japan Ltd | タングステン化合物膜の形成方法、及び半導体装置 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5774822B2 (ja) | 2009-05-25 | 2015-09-09 | 株式会社日立国際電気 | 半導体デバイスの製造方法及び基板処理装置 |
JP2011014872A (ja) * | 2009-06-04 | 2011-01-20 | Tokyo Electron Ltd | アモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置 |
JP5524785B2 (ja) * | 2010-09-21 | 2014-06-18 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
JP6091940B2 (ja) * | 2013-03-11 | 2017-03-08 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
JP6245643B2 (ja) | 2013-03-28 | 2017-12-13 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
JP5864503B2 (ja) * | 2013-09-30 | 2016-02-17 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び記録媒体 |
US10643925B2 (en) * | 2014-04-17 | 2020-05-05 | Asm Ip Holding B.V. | Fluorine-containing conductive films |
JP6306411B2 (ja) * | 2014-04-17 | 2018-04-04 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
JP6706903B2 (ja) * | 2015-01-30 | 2020-06-10 | 東京エレクトロン株式会社 | タングステン膜の成膜方法 |
WO2017138185A1 (ja) | 2016-02-10 | 2017-08-17 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、基板保持具及び載置具 |
KR102137477B1 (ko) | 2016-03-29 | 2020-07-24 | 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체 |
JP6568127B2 (ja) * | 2017-03-02 | 2019-08-28 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体 |
JP6586433B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2019-10-02 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理方法、基板処理装置、プログラム |
CN111066124A (zh) | 2017-09-25 | 2020-04-24 | 株式会社国际电气 | 半导体装置的制造方法、基板处理装置及程序 |
JP2019175911A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
JP6902060B2 (ja) * | 2019-02-13 | 2021-07-14 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム |
KR20230050451A (ko) * | 2020-09-23 | 2023-04-14 | 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 | 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 프로그램 및 기판 처리 장치 |
JP7307038B2 (ja) * | 2020-09-23 | 2023-07-11 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、プログラム、基板処理装置および基板処理方法 |
CN116601742A (zh) * | 2020-12-17 | 2023-08-15 | 株式会社国际电气 | 半导体装置的制造方法、程序以及基板处理装置 |
JP7273079B2 (ja) * | 2021-02-15 | 2023-05-12 | 株式会社Kokusai Electric | 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび基板処理方法 |
-
2020
- 2020-02-20 JP JP2021503958A patent/JP7157236B2/ja active Active
- 2020-02-20 CN CN202080018060.XA patent/CN113518836B/zh active Active
- 2020-02-20 KR KR1020217028284A patent/KR102660213B1/ko active IP Right Grant
- 2020-02-20 WO PCT/JP2020/006792 patent/WO2020179474A1/ja active Application Filing
-
2021
- 2021-09-03 US US17/466,884 patent/US12000045B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003524888A (ja) | 1999-10-15 | 2003-08-19 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 感受性表面上にナノラミネート薄膜を堆積するための方法 |
JP2013122068A (ja) | 2011-12-09 | 2013-06-20 | Ulvac Japan Ltd | タングステン化合物膜の形成方法、及び半導体装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US12000045B2 (en) | 2024-06-04 |
KR102660213B1 (ko) | 2024-04-23 |
JPWO2020179474A1 (ja) | 2021-12-02 |
KR20210123370A (ko) | 2021-10-13 |
CN113518836A (zh) | 2021-10-19 |
CN113518836B (zh) | 2023-11-24 |
WO2020179474A1 (ja) | 2020-09-10 |
US20210395891A1 (en) | 2021-12-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11915938B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium | |
JP7157236B2 (ja) | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置 | |
US11591694B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, method of processing substrate, substrate processing apparatus, and recording medium | |
US20230238244A1 (en) | Method of processing substrate, method of manufacturing semiconductor device, recording medium, and substrate processing apparatus | |
JPWO2018088003A1 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
US20210388487A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium | |
JP7149407B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置、およびプログラム | |
JP2018101687A (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム | |
JP7083890B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP7307038B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、プログラム、基板処理装置および基板処理方法 | |
JP7065178B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP2022124047A (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび基板処理方法 | |
JP7159446B2 (ja) | 基板処理方法、基板処理装置、プログラムおよび半導体装置の製造方法 | |
WO2018163399A1 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム | |
JP7273168B2 (ja) | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置 | |
JP7248722B2 (ja) | 基板処理方法、基板処理装置、プログラムおよび半導体装置の製造方法 | |
JP7387685B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、プログラム、および基板処理装置 | |
JP2023101578A (ja) | 半導体装置の製造方法、プログラム、基板処理装置および基板処理方法 | |
JP2023023351A (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法 | |
JP2020077890A (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210730 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210730 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220705 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220830 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221006 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7157236 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |