JP7203950B2 - 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム - Google Patents
基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7203950B2 JP7203950B2 JP2021506889A JP2021506889A JP7203950B2 JP 7203950 B2 JP7203950 B2 JP 7203950B2 JP 2021506889 A JP2021506889 A JP 2021506889A JP 2021506889 A JP2021506889 A JP 2021506889A JP 7203950 B2 JP7203950 B2 JP 7203950B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- plasma
- processing chamber
- substrate
- hydrogen
- 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 187
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 83
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- PWPJGUXAGUPAHP-UHFFFAOYSA-N lufenuron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(C(F)(F)F)F)=CC(Cl)=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F PWPJGUXAGUPAHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 283
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 144
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 142
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 142
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 101
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 29
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 152
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 90
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 9
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C23C16/50—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 using electric discharges
- C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
- H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
- H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
- H01L21/02236—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
- H01L21/02252—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by plasma treatment, e.g. plasma oxidation of the substrate
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02321—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer
- H01L21/02323—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment introduction of substances into an already existing insulating layer introduction of oxygen
-
- 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
- H01L21/3003—Hydrogenation or deuterisation, e.g. using atomic hydrogen from a plasma
-
- 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
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内に酸素を含有する第1ガスを供給する工程と、
前記第1ガスを励起して前記処理室内にプラズマを生成する工程と、
前記処理室内に水素を含有する第2ガスを供給し、前記プラズマの前記処理室内における密度分布に応じて前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程と、
前記プラズマにより生成された酸化種により前記基板を処理する工程と、
を有する技術が提供される。
(1)基板処理装置の構成
本開示の第1実施形態に係る基板処理装置について、図1及び図2を用いて以下に説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、主に基板面上に形成された膜に対して酸化処理を行うように構成されている。
基板処理装置100は、ウエハ200をプラズマを用いて処理する処理炉202を備えている。処理炉202には、処理室201を構成する処理容器203が設けられている。処理容器203は、第1の容器であるドーム型の上側容器210と、第2の容器である碗型の下側容器211とを備えている。上側容器210が下側容器211の上に被さることにより、処理室201が形成される。上側容器210は、例えば酸化アルミニウム(Al2O3)または石英(SiO2)等の非金属材料で形成されており、下側容器211は、例えばアルミニウム(Al)で形成されている。
処理室201の底側中央には、ウエハ200を載置する基板載置部(基板載置台)を構成するサセプタ217が配置されている。サセプタ217は例えば窒化アルミニウム(AlN)、セラミックス、石英等の非金属材料から形成されている。
主に、サセプタ217及びヒータ217b、電極217cにより、本実施形態に係る基板載置部が構成されている。
処理室201の上方、つまり上側容器210の上部には、ガス供給ヘッド236が設けられている。ガス供給ヘッド236は、キャップ状の蓋体233と、ガス導入口234と、バッファ室237と、開口238と、遮蔽プレート240と、ガス吹出口239とを備え、反応ガスを処理室201内へ供給できるように構成されている。バッファ室237は、ガス導入口234より導入される反応ガスを分散する分散空間としての機能を持つ。ガス吹出口239は、処理室201の内周に沿って設けられたスリット状の開口として構成されており、処理室201の内周壁近傍に向けて、その周方向において均等に反応ガスを供給できるように構成されている。
処理室201の中央上方には、ガス供給リング300が設けられている。ガス供給リング300は、リング形状のノズルであるガス供給管301と、ガス導入口302と、複数のガス吹出孔303とを備え、反応ガスを処理室201内へ供給できるように構成されている。複数のガス吹出孔303は、例えばガス供給管301の下面に、リング形状の周方向に沿って均等な間隔をなすように配置され、処理室201の周方向において均等に反応ガスを供給できるように構成されている。
下側容器211の側壁には、処理室201内から反応ガスなどを排気するガス排気口235が設けられている。ガス排気口235には、ガス排気管231の上流端が接続されている。ガス排気管231には、圧力調整器としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ242、開閉弁としてのバルブ243b、真空排気装置としての真空ポンプ246が設けられている。
主に、ガス排気口235、ガス排気管231、APCバルブ242、バルブ243bにより、本実施形態に係る排気部が構成されている。尚、真空ポンプ246を排気部に含めても良い。
処理室201の外周部、すなわち上側容器210の側壁の外側には、処理室201を囲うように、高周波電極としての、螺旋状の共振コイル212が設けられている。共振コイル212には、RFセンサ272、高周波電源273、高周波電源273のインピーダンスや出力周波数の整合を行う整合器274が接続される。
本実施形態におけるプラズマ生成部は、以下の通り、ICP(Inductively Coupled Plasma)方式によりプラズマを生成するように構成されている。共振コイル212によって構成されるプラズマ発生回路はRLCの並列共振回路で構成される。上記プラズマ発生回路においては、プラズマを発生させた場合、共振コイル212の電圧部とプラズマとの間の容量結合の変動や、プラズマ生成空間201aとプラズマとの間の誘導結合の変動、プラズマの励起状態、等により、実際の共振周波数は僅かながら変動する。
制御部としてのコントローラ221は、信号線Aを通じてAPCバルブ242、バルブ243b及び真空ポンプ246を、信号線Bを通じてサセプタ昇降機構268を、信号線Cを通じてヒータ電力調整機構276及びインピーダンス可変機構275を、信号線Dを通じてゲートバルブ244を、信号線Eを通じてRFセンサ272、高周波電源273及び整合器274を、信号線Fを通じてMFC252a~252f及びバルブ253a~253f,243a,243cを、それぞれ制御するように構成されている。
次に、本実施形態に係る基板処理工程について、主に図4を用いて説明する。図4は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。本実施形態に係る基板処理工程は、上述の基板処理装置100を用いて、例えばフラッシュメモリ等の半導体デバイスの製造工程の一工程として、シリコン(Si)含有膜が形成されたウエハ200の表面を酸化してシリコン酸化(SiO)膜を形成する方法の例について説明する。以下の説明において、基板処理装置100を構成する各部の動作は、コントローラ221により制御される。
まず、上記のウエハ200を処理室201内に搬入して収容する。具体的には、サセプタ昇降機構268がウエハ200の搬送位置までサセプタ217を下降させる。その結果、ウエハ突き上げピン266が、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ貫通孔217aから突出した状態となる。
続いて、処理室201内に搬入されたウエハ200の昇温を行う。ヒータ217bは予め加熱されており、ヒータ217bが埋め込まれたサセプタ217上にウエハ200を保持することで、例えば150~750℃の範囲内の所定値にウエハ200を加熱する。ここでは、ウエハ200の温度が600℃となるよう加熱する。また、ウエハ200の昇温を行う間、真空ポンプ246によりガス排気管231を介して処理室201内を真空排気し、処理室201内の圧力を所定の値とする。真空ポンプ246は、少なくとも後述の基板搬出工程S160が終了するまで作動させておく。
次に、第1ガス供給部から処理室201の外周領域に、酸素を含有する酸化種源ガスである第1ガスとしてのO2ガスとH2ガスの混合ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ253a及びバルブ253bを開け、MFC252a及びMFC252bにて流量制御しながら、ガス吹出口239を介して処理室201内へ第1ガスの供給を開始する。
本工程においては、第1ガス、第2ガスのそれぞれについて、流量および水素含有率の少なくとも一方を制御することにより、処理室201内の水素濃度分布を制御することが可能である。水素濃度分布は、後述するプラズマ処理工程における酸化種の密度分布が所望のものとなるように制御される。
第2ガスの水素含有率は、第1ガスの水素含有率と異なるように調整されることが望ましい。第1ガスとは水素含有率が異なる第2ガスを用いることにより、第1ガスと第2ガスの流量をそれぞれ制御して、処理室201内の水素濃度分布を調整することが容易になる。第2ガスの水素含有率を第1ガスの水素含有率よりも高くして調整することもでき、第1ガスに含まれる水素の含有率よりも低くして調整することもできる。
処理室201内の圧力が安定したら、共振コイル212に対して高周波電源273から高周波電力の印加を開始する。これにより、O2ガス及びH2ガスが供給されているプラズマ生成空間201a内に高周波電界が形成され、係る電界により、プラズマ生成空間の共振コイル212の電気的中点に相当する高さ位置に、最も高いプラズマ密度を有するリング状の誘導プラズマが励起される。プラズマ状のO2ガス及びH2ガスは解離し、Oを含むOラジカルやヒドロキシラジカル(OHラジカル)等の酸素ラジカル、原子状酸素(O)、オゾン(O3)、酸素イオン等の酸化種が生成される。
ここで、プラズマによって生成された酸化種は、雰囲気中の水素と反応するとその酸化種としての能力(酸化能力)を失うか、又は低下させる(すなわち失活する)。そのため、酸化種が存在する雰囲気中の水素濃度に応じて、その雰囲気中における酸化種の密度(濃度)の減衰速度(減衰量)が変化する。水素濃度が高いほど酸化種の減衰量は増大し、水素濃度が低いほど酸化種の減衰量は低下する。
第1ガス及び第2ガスの供給を停止したら、ガス排気管231を介して処理室201内を真空排気する。これにより、処理室201内のO2ガスやH2ガス、これらガスの反応により発生した排ガス等を処理室201外へと排気する。その後、APCバルブ242の開度を調整し、処理室201内の圧力を処理室201に隣接する真空搬送室と同じ圧力に調整する。
その後、サセプタ217をウエハ200の搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン266上にウエハ200を支持させる。そして、ゲートバルブ244を開き、ウエハ搬送機構を用いてウエハ200を処理室201外へ搬出する。以上により、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
図5は、ウエハ200上に生成されるプラズマを説明するための図である。上述のように、本実施形態に係るプラズマ生成部により生成されるプラズマは、共振コイル212に近い処理室201内の外周領域において、ウエハ200の外縁又はその外側の上方にリング状に形成される。この場合、ウエハ200の外周領域においてプラズマ密度(強度)が高くなり、ウエハ200が載置されている中央領域においてプラズマ密度が低くなるか、又は実質的に0となる。すなわち、プラズマの密度分布が、プラズマ生成空間201a内のウエハ200の面方向において不均一となる。具体的には、外周領域におけるプラズマの密度が、中央領域におけるプラズマの密度よりも高くなるようにプラズマが形成される。
図6は、酸化種が拡散するウエハ200の上方空間内(例えば中央領域内)における水素濃度分布を一様にした場合(比較例)における、プラズマからの距離と酸化種の密度との関係を示す図である。図6(A)~図6(C)におけるプラズマP1とプラズマP2はそれぞれ、図5に示されているように、ウエハ200の中心を挟んで互いに対向する位置に生成されたプラズマPの一部である。
一方、本実施形態における基板処理装置100によれば、処理室201内の水素の濃度分布を以下のように制御することにより、ウエハ200の面方向に不均一なプラズマによって生成された酸化種の密度分布がウエハの面内方向において均一になるようにすることができる。
上述の実施形態では、処理室201内の水素濃度分布を調整することで、ウエハ200の上方における酸化種の密度分布をウエハ200の面内方向において均一になるように制御する例について説明した。しかしこれに限らず、上述した基板処理装置100及び基板処理工程によりウエハ200の上方における酸化種の密度分布が、ウエハ200の面内方向において中央凸形状となるように処理室201内の水素の濃度分布を制御することもできる。また、ウエハ200の上方における酸化種の密度分布が、ウエハ200の面内方向において中央凹形状となるように処理室201内の水素の濃度分布を制御することもできる。すなわち、本開示の技術によれば、ウエハ200の処理面に対して供給される酸化種の面内分布を、均一な分布、中央凸状分布、中央凹状分布、等の任意の分布となるよう制御することが可能となる。
200 ウエハ
201 処理室
221 コントローラ
Claims (17)
- 基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内のプラズマが生成されるプラズマ生成領域に酸素を含有する第1ガスを供給する工程と、
前記第1ガスを励起して前記処理室内にプラズマを生成する工程と、
前記処理室内の前記プラズマ生成領域の内側に水素を含有する第2ガスを供給する工程と、
前記プラズマ生成領域からの距離に応じて前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程と、
前記プラズマにより生成された酸化種により前記基板を処理する工程と、
を有する基板処理方法。 - 前記プラズマを生成する工程では、前記プラズマは、前記プラズマの前記処理室内における密度分布が前記基板の面方向において不均一となるように生成される請求項1記載の基板処理方法。
- 前記第2ガスを供給する工程では、前記第2ガスは、前記基板の処理面の上方領域から前記プラズマ生成領域の内側に供給される請求項1又は2記載の基板処理方法。
- 前記プラズマ生成領域の内側は、前記プラズマが生成されないプラズマ非生成領域である請求項1~3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程では、前記第2ガスの供給流量を調整することにより、前記処理室内における水素の濃度分布を調整する請求項1~4のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程では、前記第2ガスの水素の含有率を調整することにより、前記処理室内における水素の濃度分布を調整する請求項1~4のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記処理室内の空間は、前記処理室の内壁に沿った外周領域と、前記外周領域に囲まれた中央領域を有し、前記プラズマを生成する工程では、前記外周領域における前記プラズマの密度が、前記中央領域における前記プラズマの密度よりも高くなるように前記プラズマが生成される請求項1~6のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記外周領域には前記処理室の内壁に沿ったリング状のプラズマが生成される請求項7記載の基板処理方法。
- 前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程では、前記基板に供給される前記酸化種の密度分布が、前記基板の面上において面方向に均一となるように前記処理室内における水素の濃度分布が調整される請求項1~8のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記第1ガスは酸素ガスと水素ガスの混合ガスである請求項1~9のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記第2ガスは酸素ガスと水素ガスの混合ガスである請求項1~10のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記第1ガスは、さらに水素を含有するガスであり、
前記第1ガスの水素含有率は、前記第2ガスの水素含有率と異なる請求項1記載の基板処理方法。 - 基板を処理室内に収容する工程と、
前記処理室内のプラズマが生成されるプラズマ生成領域に酸素を含有する第1ガスを供給する工程と、
前記第1ガスを励起して前記処理室内にプラズマを生成する工程と、
前記処理室内の前記プラズマ生成領域の内側に水素を含有する第2ガスを供給する工程と、
前記プラズマ生成領域からの距離に応じて前記処理室内における水素の濃度分布を調整する工程と、
前記プラズマにより生成された酸化種により前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 基板を収容する処理室と、
前記処理室内のプラズマが生成されるプラズマ生成領域に酸素を含有する第1ガスを供給する第1ガス供給系と、
前記処理室内の前記プラズマ生成領域の内側に水素を含有する第2ガスを供給する第2ガス供給系と、
前記第1ガスを励起して前記処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成部と、
前記プラズマ生成領域からの距離に応じて前記処理室内における水素の濃度分布を調整し、前記プラズマにより生成された酸化種により前記基板の処理を行うように前記第1ガス供給系と前記第2ガス供給系と前記プラズマ生成部とを制御することが可能な制御部と、
を有する基板処理装置。 - 前記第2ガス供給系は、前記第2ガスが、前記基板の処理面の上方領域から前記プラズマ生成領域の内側に供給されるように設けられる請求項14記載の基板処理装置。
- 前記プラズマ生成領域の内側は、前記プラズマが生成されない領域である請求項14又は15記載の基板処理装置。
- 基板を基板処理装置の処理室内に収容する手順と、
前記処理室内のプラズマが生成されるプラズマ生成領域に酸素を含有する第1ガスを供給する手順と、
前記第1ガスを励起して前記処理室内にプラズマを生成する手順と、
前記処理室内の前記プラズマ生成領域の内側に水素を含有する第2ガスを供給する手順と、
前記プラズマ生成領域からの距離に応じて前記処理室内における水素の濃度分布を調整する手順と、
前記プラズマにより生成された酸化種により前記基板を処理する手順と、
をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/011461 WO2020188744A1 (ja) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020188744A1 JPWO2020188744A1 (ja) | 2021-12-02 |
JP7203950B2 true JP7203950B2 (ja) | 2023-01-13 |
Family
ID=72520734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021506889A Active JP7203950B2 (ja) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220005673A1 (ja) |
JP (1) | JP7203950B2 (ja) |
KR (1) | KR20210127967A (ja) |
CN (1) | CN113544825B (ja) |
SG (1) | SG11202110030XA (ja) |
TW (1) | TWI717156B (ja) |
WO (1) | WO2020188744A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005175242A (ja) | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜作製装置及び薄膜作製方法 |
JP2006310481A (ja) | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Elpida Memory Inc | Cvd装置 |
WO2017183401A1 (ja) | 2016-04-20 | 2017-10-26 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0776777A (ja) * | 1993-09-08 | 1995-03-20 | Nissin Electric Co Ltd | 酸化シリコン膜形成方法及び装置 |
US6596653B2 (en) * | 2001-05-11 | 2003-07-22 | Applied Materials, Inc. | Hydrogen assisted undoped silicon oxide deposition process for HDP-CVD |
JP3961247B2 (ja) * | 2001-08-17 | 2007-08-22 | 株式会社東芝 | プラズマ処理方法、プラズマ処理装置及び半導体装置の製造方法 |
KR100854995B1 (ko) * | 2005-03-02 | 2008-08-28 | 삼성전자주식회사 | 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치 |
US7758698B2 (en) * | 2006-11-28 | 2010-07-20 | Applied Materials, Inc. | Dual top gas feed through distributor for high density plasma chamber |
WO2008107166A1 (de) * | 2007-03-07 | 2008-09-12 | Carl Zeiss Smt Ag | Verfahren zum reinigen einer euv-lithographievorrichtung, verfahren zur messung der restgasatmosphäre bzw. der kontamination sowie euv-lithographievorrichtung |
CN102090153A (zh) * | 2008-01-31 | 2011-06-08 | 东京毅力科创株式会社 | 微波等离子体处理装置 |
US9376754B2 (en) * | 2009-02-12 | 2016-06-28 | Mitsui Engineering & Shipbuilding | Thin film forming method |
JP6257071B2 (ja) * | 2012-09-12 | 2018-01-10 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
JP5840268B1 (ja) * | 2014-08-25 | 2016-01-06 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体 |
US20170133202A1 (en) * | 2015-11-09 | 2017-05-11 | Lam Research Corporation | Computer addressable plasma density modification for etch and deposition processes |
JP6456893B2 (ja) * | 2016-09-26 | 2019-01-23 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、記録媒体および基板処理装置 |
JP7035581B2 (ja) * | 2017-03-29 | 2022-03-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置及び基板処理方法。 |
-
2019
- 2019-03-19 SG SG11202110030XA patent/SG11202110030XA/en unknown
- 2019-03-19 KR KR1020217029378A patent/KR20210127967A/ko active IP Right Grant
- 2019-03-19 JP JP2021506889A patent/JP7203950B2/ja active Active
- 2019-03-19 CN CN201980093646.XA patent/CN113544825B/zh active Active
- 2019-03-19 WO PCT/JP2019/011461 patent/WO2020188744A1/ja active Application Filing
- 2019-12-18 TW TW108146351A patent/TWI717156B/zh active
-
2021
- 2021-09-16 US US17/477,296 patent/US20220005673A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005175242A (ja) | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜作製装置及び薄膜作製方法 |
JP2006310481A (ja) | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Elpida Memory Inc | Cvd装置 |
WO2017183401A1 (ja) | 2016-04-20 | 2017-10-26 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020188744A1 (ja) | 2020-09-24 |
JPWO2020188744A1 (ja) | 2021-12-02 |
US20220005673A1 (en) | 2022-01-06 |
CN113544825B (zh) | 2024-02-09 |
TWI717156B (zh) | 2021-01-21 |
KR20210127967A (ko) | 2021-10-25 |
TW202036723A (zh) | 2020-10-01 |
SG11202110030XA (en) | 2021-10-28 |
CN113544825A (zh) | 2021-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102287835B1 (ko) | 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 | |
KR102409337B1 (ko) | 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 | |
JP6636677B2 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体 | |
CN110431653B (zh) | 半导体装置的制造方法、记录介质以及基板处理装置 | |
JP7203950B2 (ja) | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム | |
JPWO2020054038A1 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、及びプログラム | |
TWI785297B (zh) | 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式 | |
JP2023067273A (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム | |
WO2022059163A1 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム | |
JP7203869B2 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム | |
JP7393376B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、プログラム及び基板処理装置 | |
WO2022071105A1 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法及びプログラム | |
WO2023095374A1 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板処理方法 | |
WO2022065079A1 (ja) | シール構造、基板処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
WO2024053140A1 (ja) | 基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、および基板処理装置 |
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: 20220621 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220822 |
|
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: 20221220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7203950 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |