JP7330091B2 - 成膜方法 - Google Patents

成膜方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7330091B2
JP7330091B2 JP2019233163A JP2019233163A JP7330091B2 JP 7330091 B2 JP7330091 B2 JP 7330091B2 JP 2019233163 A JP2019233163 A JP 2019233163A JP 2019233163 A JP2019233163 A JP 2019233163A JP 7330091 B2 JP7330091 B2 JP 7330091B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
supplying
processing container
pressure
adjusting
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
Application number
JP2019233163A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021101459A (ja
Inventor
大海 及川
侑矢 ▲高▼村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2019233163A priority Critical patent/JP7330091B2/ja
Priority to US17/118,874 priority patent/US11538678B2/en
Priority to KR1020200174250A priority patent/KR20210082079A/ko
Priority to TW109144201A priority patent/TWI834936B/zh
Priority to CN202011489484.2A priority patent/CN113025996A/zh
Publication of JP2021101459A publication Critical patent/JP2021101459A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7330091B2 publication Critical patent/JP7330091B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01L21/02104—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
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed 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
    • C23C16/34—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
    • C23C16/22—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
    • C23C16/342—Boron nitride
    • 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
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • 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]
    • C23C16/45527—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
    • C23C16/45531—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 specially adapted for making ternary or higher compositions
    • 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
    • H01L21/02104—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
    • H01L21/02109—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
    • H01L21/0217—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 nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • 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
    • H01L21/02172—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 at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • 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
    • H01L21/02205—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 the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—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 the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02211—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 the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
    • 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
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour 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
    • H01L21/67—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
    • H01L21/673—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 using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/67313—Horizontal boat type carrier whereby the substrates are vertically supported, e.g. comprising rod-shaped elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

本開示は、成膜方法に関する。
弁機構を含む真空排気系により排気される処理容器内に原料ガスと反応ガスとを交互に供給することにより、薄膜を形成する成膜方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この成膜方法では、原料ガスを供給するときの弁機構の弁開度を原料ガスを供給しないときの弁開度よりも小さく設定して薄膜を形成している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－４２８２３号公報
本開示は、膜厚の面内分布を制御できる技術を提供する。
本開示の一態様による成膜方法は、処理容器内に原料ガスを供給するステップと、前記処理容器内に前記原料ガスと反応する反応ガスを供給するステップと、前記原料ガスを供給するステップの前に実行され、前記原料ガスを供給することなく前記処理容器内の圧力を調整するステップと、を有し、前記原料ガスを供給するステップと前記反応ガスを供給するステップとを含む複数回のサイクルを実行し、前記複数回のサイクルの少なくとも一部が前記圧力を調整するステップを有し、前記圧力を調整するステップは、排気コンダクタンスを調整するバルブを制御することにより行われ、前記圧力を調整するステップは、前記バルブの弁開度を、前記原料ガスを供給するステップにおける前記バルブの弁開度と同じ弁開度に制御するステップを含む。
本開示によれば、膜厚の面内分布を制御できる。
一実施形態の成膜装置の構成例を示す概略図 一実施形態のＳｉＢＮ膜の形成方法を示すフローチャート ＢＮステップの一例を示すフローチャート ＳｉＮステップの一例を示すフローチャート ＳｉＮステップのガス供給シーケンスの一例を示す図 実施例１の評価結果を示す図 実施例２の評価結果を示す図 実施例３の評価結果を示す図 膜厚の面内分布が変化するメカニズムを説明するための図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔成膜装置〕
図１は、一実施形態の成膜装置の構成例を示す概略図である。図１に示されるように、成膜装置１は、処理容器１０、ガス供給部３０、排気部４０、加熱部５０、制御部８０等を有する。
処理容器１０は、内部を減圧可能であり、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を収容する。処理容器１０は、下端が開放された有天井の円筒形状を有し、石英等の耐熱性材料により形成されている。
処理容器１０の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド１１によって支持されている。マニホールド１１の上端にはフランジ１２が形成されており、フランジ１２上に処理容器１０の下端を設置して支持するようになっている。フランジ１２と処理容器１０との下端との間にはＯリング等のシール部材１３を介在させて処理容器１０内を気密状態にしている。
マニホールド１１の下端の開口には、蓋体２１がＯリング等のシール部材２２を介して気密に取り付けられており、処理容器１０の下端の開口、即ち、マニホールド１１の開口を気密に塞ぐようになっている。蓋体２１は、例えばステンレス鋼により形成される。
蓋体２１の中央部には、磁性流体シール２３を介してウエハボート１６を回転可能に支持する回転軸２４が貫通させて設けられている。回転軸２４の下部は、ボートエレベータよりなる昇降機構２５のアーム２５Ａに回転自在に支持されている。
回転軸２４の上端には回転プレート２６が設けられており、回転プレート２６上に石英製の保温台２７を介してウエハＷを保持するウエハボート１６が載置されるようになっている。従って、昇降機構２５を昇降させることによって蓋体２１とウエハボート１６とは一体として上下動し、ウエハボート１６を処理容器１０内に対して挿脱できるようになっている。ウエハボート１６は、処理容器１０内に収容可能であり、複数のウエハＷを上下方向に間隔を有して略水平に保持する基板保持具である。
ガス供給部３０は、マニホールド１１に設けられている。ガス供給部３０は、処理容器１０内へ成膜ガス、パージガス等のガスを導入する。ガス供給部３０は、ガスノズル３１を有する。
ガスノズル３１は、例えば石英製であり、処理容器１０内にその長手方向に沿って設けられると共に、その基端がＬ字状に屈曲されてマニホールド１１を貫通するようにして支持されている。ガスノズル３１には、その長手方向に沿って複数のガス孔３２が形成されており、ガス孔３２より水平方向に向けてガスを放出する。複数のガス孔３２は、例えばウエハボート１６に支持されるウエハＷの間隔と同じ間隔で配置される。ガスノズル３１は、成膜ガス、パージガス等のガスを供給するノズルであり、流量を制御しながら必要に応じて処理容器１０内に該ガスを供給する。
成膜ガスは、ウエハＷに膜を形成するためのガスであり、成膜する膜種に応じて選択される。
シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を形成する場合、成膜ガスとしては、シリコン原料ガス及び窒化ガスを利用できる。シリコン原料ガスとしては、例えばジクロロシラン（ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）等の塩素含有シラン系ガス、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）、トリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）、テトラキスジメチルアミノシラン（４ＤＭＡＳ）、ビスターシャリブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）等のアミノシラン系ガスが挙げられる。窒化ガスとしては、例えばＮＨ３ガスが挙げられる。
シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成する場合、成膜ガスとしては、シリコン原料ガス及び酸化ガスを利用できる。シリコン原料ガスとしては、例えば前述の塩素含有シラン系ガス、アミノシラン系ガスが挙げられる。酸化ガスとしては、例えばＯ２ガス、Ｏ３ガス、ＣＯ２ガス、ＮＯガス、Ｎ２Ｏガス、Ｈ２Ｏガスが挙げられる。
ホウ素含有シリコン窒化膜（ＳｉＢＮ膜）を形成する場合、成膜ガスとしては、シリコン原料ガス、ホウ素含有ガス及び窒化ガスを利用できる。シリコン原料ガスとしては、例えば前述の塩素含有シラン系ガス、アミノシラン系ガスが挙げられる。ホウ素含有ガスとしては、例えばＢＣｌ３ガスが挙げられる。窒化ガスとしては、例えばＮＨ３ガスが挙げられる。
金属窒化物膜や金属酸化物膜を形成する場合、成膜ガスとしては、金属原料ガス、及び窒化ガス又は酸化ガスを利用できる。金属原料ガスとしては、例えばＡｌＣｌ３ガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスが挙げられる。
パージガスは、処理容器１０内に残存する成膜ガスを除去してパージするためのガスである。パージガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスが挙げられる。
なお、図１の例では、ガス供給部３０が１つのガスノズル３１を有する場合を説明したが、ガス供給部３０の形態はこれに限定されず、例えばガス供給部３０は複数のガスノズルを有していてもよい。
排気部４０は、処理容器１０のガス出口４１から排出されるガスを排気する。ガス出口４１は、マニホールド１１の上部の側壁に形成されている。ガス出口４１には、排気通路４２が接続されている。排気通路４２には、圧力調整弁４３及び真空ポンプ４４が順次介設されて、処理容器１０内を排気できるようになっている。圧力調整弁４３は、排気通路４２の排気コンダクタンスを調整可能なバルブであり、例えばＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブであってよい。
加熱部５０は、処理容器１０の周囲に設けられている。加熱部５０は、処理容器１０を覆うように円筒形状を有する。加熱部５０は、処理容器１０内のウエハＷを加熱する。
制御部８０は、成膜装置１の動作を制御する。制御部８０は、例えばコンピュータであってよい。成膜装置１の全体の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体９０に記憶されている。記憶媒体９０は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
〔成膜方法〕
一実施形態の成膜方法について説明する。以下の例では、シリコン原料ガスとしてＤＣＳガス、ホウ素含有ガスとしてＢＣｌ３ガス、窒化ガスとしてＮＨ３ガス、パージガスとしてＮ２ガスを用いた原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）によりＳｉＢＮ膜を形成する場合を説明する。ただし、一実施形態の成膜方法により形成する膜は、ＳｉＢＮ膜に限定されず、例えばシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、金属窒化物膜、金属酸化物膜であってもよい。
図２は、一実施形態のＳｉＢＮ膜の形成方法を示すフローチャートである。図２に示されるように、一実施形態のＳｉＢＮ膜の形成方法は、ステップＳ１～Ｓ５を含む。一実施形態のＳｉＢＮ膜の形成方法は、例えば制御部８０が成膜装置１の各部を制御することにより実行される。
まず、複数のウエハＷが搭載された状態のウエハボート１６を設定温度に制御された処理容器１０内にその下方から上昇させることにより搬入する。また、蓋体２１でマニホールド１１の下端の開口を閉じることにより処理容器１０内を密閉空間とする。ウエハＷとしては、直径３００ｍｍのものが例示される。
続いて、処理容器１０内を真空引きしてプロセス圧力に維持すると共に、加熱部５０への供給電力を制御して、ウエハ温度を上昇させてプロセス温度に維持する。そして、ウエハボート１６を回転させた状態でステップＳ１～Ｓ５を含む成膜処理を開始する。
ステップＳ１では、制御部８０は、成膜装置１の各部を制御して、ＢＮステップを実行する。ＢＮステップは、ガスノズル３１から処理容器１０内にＢＣｌ３ガスとＮＨ３ガスとを交互に供給してＢＮ膜を形成するステップである。ＢＮステップの詳細については後述する。
ステップＳ２では、制御部８０は、ＢＮステップが第１の回数以上実行されたか否かを判定する。第１の回数は、例えば１～１０回であってよい。ステップＳ２において、ＢＮステップが第１の回数以上実行されたと判定された場合、制御部８０は処理をステップＳ３へ進める。一方、ステップＳ２において、ＢＮステップが第１の回数以上実行されていないと判定された場合、制御部８０は処理をステップＳ１へ戻す。
ステップＳ３では、制御部８０は、成膜装置１の各部を制御して、ＳｉＮステップを実行する。ＳｉＮステップは、ガスノズル３１から処理容器１０内にＤＣＳガスとＮＨ３ガスとを交互に供給してＳｉＮ膜を形成するステップである。ＳｉＮステップの詳細については後述する。
ステップＳ４では、制御部８０は、ＳｉＮステップが第２の回数以上実行されたか否かを判定する。第２の回数は、例えば１～１０回であってよい。ステップＳ４において、ＳｉＮステップが第２の回数以上実行されたと判定された場合、制御部８０は処理をステップＳ５へ進める。一方、ステップＳ４において、ＳｉＮステップが第２の回数以上実行されていないと判定された場合、制御部８０は処理をステップＳ３へ戻す。
ステップＳ５では、制御部８０は、ステップＳ１～Ｓ４が第３の回数以上実行されたか否かを判定する。第３の回数は、形成したいＳｉＢＮ膜の膜厚に応じて設定される。ステップＳ５において、ステップＳ１～Ｓ４が第３の回数以上実行されたと判定された場合、制御部８０は処理を終了する。一方、ステップＳ５において、ステップＳ１～Ｓ４が第３の回数以上実行されていないと判定された場合、制御部８０は処理をステップＳ１へ戻す。
以上に説明したように、一実施形態のＳｉＢＮ膜の形成方法では、第１の回数繰り返し実行されるＢＮステップと第２の回数繰り返し実行されるＳｉＮステップとを含むサイクルを、第３の回数繰り返し実行することで、所望の膜厚のＳｉＢＮ膜を形成できる。
図３は、ＢＮステップの一例を示すフローチャートである。図３に示されるように、ＢＮステップは、パージするステップＳ１１、ＢＣｌ３ガスを供給するステップＳ１２、パージするステップＳ１２及びＮＨ３ガスを供給するステップＳ１４をこの順に実行する処理である。
パージするステップＳ１１では、制御部８０は、ガス供給部３０及び排気部４０を制御して、処理容器１０内を真空排気しながらガスノズル３１のガス孔３２から処理容器１０内にＮ２ガスを供給する。これにより、処理容器１０内に残留するガスが除去される。例えば、パージするステップＳ１１では、制御部８０は、ＡＰＣバルブの弁開度を全開に制御する。
ＢＣｌ３ガスを供給するステップＳ１２では、制御部８０は、ガス供給部３０を制御して、ガスノズル３１のガス孔３２から処理容器１０内にＢＣｌ３ガスを供給する。これにより、ウエハＷ上にＢＣｌ３ガスが吸着する。
パージするステップＳ１３では、制御部８０は、ガス供給部３０及び排気部４０を制御して、処理容器１０内を真空排気しながらガスノズル３１のガス孔３２から処理容器１０内にＮ２ガスを供給する。これにより、処理容器１０内に残留するガスが除去される。例えば、パージするステップＳ１３では、制御部８０は、ＡＰＣバルブの弁開度を全開に制御する。
ＮＨ３ガスを供給するステップＳ１４では、制御部８０は、ガス供給部３０を制御して、ガスノズル３１のガス孔３２から処理容器１０内にＮＨ３ガスを供給する。これにより、ウエハＷ上に吸着したＢＣｌ３ガスが窒化する。
このようにステップＳ１１～Ｓ１４を実行することにより、ウエハＷ上にＢＮ単位膜が堆積する。
図４は、ＳｉＮステップの一例を示すフローチャートである。図５は、ＳｉＮステップのガス供給シーケンスの一例を示す図である。図４に示されるように、ＳｉＮステップは、パージするステップＳ３１、圧力を調整するステップＳ３２、ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３、パージするステップＳ３４及びＮＨ３ガスを供給するステップＳ３５をこの順に実行する処理である。
パージするステップＳ３１では、制御部８０は、ガス供給部３０及び排気部４０を制御して、処理容器１０内を真空排気しながらガスノズル３１のガス孔３２から処理容器１０内にＮ２ガスを供給する。これにより、処理容器１０内に残留するガスが除去される。例えば、パージするステップＳ３１では、制御部８０は、ＡＰＣバルブの弁開度を全開に制御する。また、パージするステップＳ３１におけるＮ２ガスの流量は、例えばＤＣＳガスを供給するステップＳ３３におけるＮ２ガスの流量よりも小さく、ＮＨ３ガスを供給するステップＳ３５におけるＮ２ガスの流量よりも大きい流量であってよい。
圧力を調整するステップＳ３２では、制御部８０は、ＤＣＳガス及びＮＨ３ガスを供給することなく、処理容器１０内の圧力を調整する。制御部８０は、例えば図５に示されるように、圧力調整弁４３の一例であるＡＰＣバルブの弁開度を、パージするステップＳ３１におけるＡＰＣバルブの弁開度よりも小さい弁開度に制御する。これにより、図５に示されるように、圧力を調整するステップＳ３２における処理容器１０内の圧力が徐々に上昇する。また、圧力を調整するステップＳ３２におけるＡＰＣバルブの弁開度は、ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３におけるＡＰＣバルブの弁開度と同じ弁開度Ｙ％であることが好ましい。
ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３では、制御部８０は、ガス供給部３０を制御して、ガスノズル３１のガス孔３２から処理容器１０内にＤＣＳガスを供給する。これにより、ウエハＷ上にＤＣＳガスが吸着する。ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３では、例えば図５に示されるように、バッファタンク（図示せず）内で一旦貯留され、バッファタンク内で昇圧されたＤＣＳガスを処理容器１０内に供給する。これにより、比較的大きい流量で安定してＤＣＳガスを処理容器１０内に供給できる。ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３では、制御部８０は、ＡＰＣバルブの弁開度をＹ％に制御する。Ｙ％は、例えば０～２０％であってよい。
パージするステップＳ３４では、制御部８０は、ガス供給部３０及び排気部４０を制御して、処理容器１０内を真空排気しながらガスノズル３１のガス孔３２から処理容器１０内にＮ２ガスを供給する。これにより、処理容器１０内に残留するガスが除去される。例えば、パージするステップＳ３４では、制御部８０は、ＡＰＣバルブの弁開度を全開に制御する。
ＮＨ３ガスを供給するステップＳ３５では、制御部８０は、ガス供給部３０を制御して、ガスノズル３１のガス孔３２から処理容器１０内にＮＨ３ガスを供給する。これにより、ウエハＷ上に吸着したＤＣＳガスが窒化する。また、ＮＨ３ガスを供給するステップＳ３５では、制御部８０は、ガス供給部３０を制御して、ＤＣＳガスの供給源からバッファタンク内にＤＣＳガスを供給する。これにより、ＤＣＳガスがバッファタンク内で一旦貯留され、バッファタンク内が昇圧される。
このようにステップＳ３１～Ｓ３５を実行することにより、ウエハＷ上にＳｉＮ単位膜が堆積する。
〔実施例〕
一実施形態のＳｉＢＮ膜の形成方法による効果を確認した実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１では、ウエハボート１６を回転させた状態で前述のステップＳ１～Ｓ５を含む成膜処理を実行し、ＳｉＮステップに含まれる圧力を調整するステップＳ３２の時間を変化させたときの、ウエハＷ上に形成されるＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布を評価した。実施例１では、圧力を調整するステップＳ３２の時間を０秒、１秒、２秒のいずれかに設定した。また、実施例１では、シリコン原料ガスとしてＤＣＳガス、ホウ素含有ガスとしてＢＣｌ３ガス、窒化ガスとしてＮＨ３ガス、パージガスとしてＮ２ガスを使用し、ウエハＷとして直径が３００ｍｍのシリコンウエハを使用した。
図６は、実施例１の評価結果を示す図であり、圧力を調整するステップの時間とＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布との関係の一例を示す。図６中、横軸にウエハ位置［ｍｍ］を示し、縦軸に膜厚［ｎｍ］を示す。なお、ウエハ位置は、ウエハＷの直径方向における位置を表し、ウエハ位置０ｍｍがウエハＷの中心を表し、ウエハ位置－１５０ｍｍ，１５０ｍｍがウエハＷの外周を表す。また、図６中、圧力を調整するステップＳ３２の時間が０秒の場合の結果を丸印で示し、１秒の場合の結果を三角印で示し、２秒の場合の結果を菱形印で示す。
図６に示されるように、圧力を調整するステップＳ３２の時間を変更することにより、ウエハＷ上に形成されるＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布が変化していることが分かる。具体的には、圧力を調整するステップＳ３２の時間が０秒の場合、ウエハＷの中心におけるＳｉＢＮ膜の膜厚がウエハＷの外周におけるＳｉＢＮ膜の膜厚よりも小さい凹形状の分布を示す。これに対し、圧力を調整するステップＳ３２の時間が１秒の場合、ウエハＷの中心におけるＳｉＢＮ膜の膜厚が大きい凸形状の分布を示す。また、圧力を調整するステップＳ３２の時間が２秒の場合、圧力を調整するステップＳ３２の時間が１秒の場合よりもウエハＷの中心におけるＳｉＢＮ膜の膜厚が大きい凸形状の分布を示す。
以上の結果から、ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３の前に、圧力を調整するステップＳ３２を実行し、該圧力を調整するステップＳ３２の時間を調整することで、ＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布を制御できると言える。
（実施例２）
実施例２では、ウエハボート１６を回転させない状態で前述のステップＳ１～Ｓ５を含む成膜処理を実行し、ＳｉＮステップに含まれる圧力を調整するステップＳ３２の時間を変化させたときの、ウエハＷ上に形成されるＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布を評価した。実施例２では、圧力を調整するステップＳ３２の時間を０秒、１秒のいずれかに設定した。また、実施例２では、シリコン原料ガスとしてＤＣＳガス、ホウ素含有ガスとしてＢＣｌ３ガス、窒化ガスとしてＮＨ３ガス、パージガスとしてＮ２ガスを使用し、ウエハＷとして直径が３００ｍｍのシリコンウエハを使用した。
図７は、実施例２の評価結果を示す図であり、圧力を調整するステップの時間とＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布との関係の一例を示す。図７（ａ）は圧力を調整するステップＳ３２の時間が０秒の場合を示し、図７（ｂ）は圧力を調整するステップＳ３２の時間が１秒の場合を示す。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、圧力を調整するステップＳ３２の時間を１秒にすることで、０秒の場合と比較してウエハＷの中心領域ＡにおけるＳｉＢＮ膜の膜厚が大きくなっていることが分かる。
以上の結果から、ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３の前に、圧力を調整するステップＳ３２を実行し、該圧力を調整するステップＳ３２の時間を調整することで、ＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布を制御できると言える。
（実施例３）
実施例３では、前述の一実施形態のＳｉＢＮ膜の形成方法におけるＳｉＮステップのうち圧力を調整するステップＳ３２を含む回数を変更したときの、ウエハＷ上に形成されるＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布を評価した。実施例３では、第２の回数を４回に設定し、４回のうち圧力を調整するステップＳ３２を含む回数を０回、１回、４回のいずれかに設定した。また、実施例３では、シリコン原料ガスとしてＤＣＳガス、ホウ素含有ガスとしてＢＣｌ３ガス、窒化ガスとしてＮＨ３ガス、パージガスとしてＮ２ガスを使用し、ウエハＷとして直径が３００ｍｍのシリコンウエハを使用した。
図８は、実施例３の評価結果を示す図であり、圧力を調整するステップの回数とＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布との関係の一例を示す。図８中、横軸にウエハ位置［ｍｍ］を示し、縦軸に膜厚［ｎｍ］を示す。なお、ウエハ位置は、ウエハＷの直径方向における位置を表し、ウエハ位置０ｍｍがウエハＷの中心を表し、ウエハ位置－１５０ｍｍ，１５０ｍｍがウエハＷの外周を表す。また、図８中、圧力を調整するステップＳ３２を含む回数が０回の場合の結果を丸印で示し、１回の場合の結果を三角印で示し、４回の場合の結果を菱形印で示す。
図８に示されるように、圧力を調整するステップＳ３２を含む回数を変更することにより、ウエハＷ上に形成されるＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布が変化していることが分かる。具体的には、圧力を調整するステップＳ３２を含む回数が０回の場合、ウエハＷの中心におけるＳｉＢＮ膜の膜厚がウエハＷの外周におけるＳｉＢＮ膜の膜厚よりも小さい凹形状の分布を示す。これに対し、圧力を調整するステップＳ３２を含む回数が１回の場合、ウエハＷの中心におけるＳｉＢＮ膜の膜厚が大きい凸形状の分布を示す。また、圧力を調整するステップＳ３２を含む回数が４回の場合、圧力を調整するステップＳ３２を含む回数が１回の場合よりもウエハＷの中心におけるＳｉＢＮ膜の膜厚が大きい凸形状の分布を示す。
以上の結果から、ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３の前に、圧力を調整するステップＳ３２を実行し、繰り返し実行されるＳｉＮステップのうち該圧力を調整するステップＳ３２を含む回数を調整することで、ＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布を制御できると言える。
〔メカニズム〕
ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３の前に、処理容器１０内の圧力を調整するステップＳ３２を実行することにより、ＳｉＢＮ膜の膜厚の面内分布を制御できるメカニズムについて説明する。
図９は、膜厚の面内分布が変化するメカニズムを説明するための図である。図９（ａ）は、ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３の前に圧力を調整するステップＳ３２を実行しなかった場合の処理容器１０内の圧力状態及びガス温度を示す。図９（ｂ）は、ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３の前に圧力を調整するステップＳ３２を１秒実行した場合の処理容器１０内の圧力状態及びガス温度を示す。
図９（ａ）に示されるように、ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３の前に圧力を調整するステップＳ３２を実行しなかった場合、バッファタンク３３からのＤＣＳガスの供給を開始する時点で処理容器１０内が低圧となっている。これにより、ＤＣＳガスを供給した際のガス活性が遅くなり且つガス流速が高くなるため、ウエハＷの中心領域でのＤＣＳガスの吸着量がウエハＷの外周領域でのＤＣＳガスの吸着量よりも少なくなる。その結果、ウエハＷの中心領域でのＳｉＢＮ膜の膜厚がウエハＷの外周領域でのＳｉＢＮ膜の膜厚よりも小さくなると推察される。
一方、図９（ｂ）に示されるように、圧力を調整するステップＳ３２を実行した場合、バッファタンク３３からのＤＣＳガスの供給を開始する時点で処理容器１０内が高圧となっている。なお、高圧とは、圧力を調整するステップＳ３２を実行しなかった場合の処理容器１０内の圧力よりも高い圧力であることを意味する。これにより、ＤＣＳガスを供給した際のガス活性が早くなり且つガス流速が低くなるため、処理容器１０内が低圧の場合と比較して、ウエハＷの中心領域でのＤＣＳガスの吸着量が多くなる。その結果、処理容器１０内が低圧の場合と比較して、ウエハＷの中心領域でのＳｉＢＮ膜の膜厚が大きくなるように膜厚の面内分布が変化したと推察される。
また、ＤＣＳガスを供給するステップＳ３３に先立って実行される圧力を調整するステップＳ３２において、処理容器１０内に供給されたＮ２ガスが加熱部５０から熱を貰い、Ｎ２ガスのエネルギーが高くなっていると推察される。そして、処理容器１０内にＤＣＳガスを供給した際に処理容器１０内で該Ｎ２ガスとＤＣＳガスとが互いに衝突することで、ＤＣＳガスの温度が上昇して活性化しやすくなり、ウエハＷの中心における膜厚が大きくなるように膜厚の面内分布が変化したと推察される。
以上に説明したように、一実施形態の成膜方法は、原料ガスを供給するステップと、原料ガスと反応する反応ガスを供給するステップと、原料ガスを供給するステップの前に実行され、原料ガスを供給することなく処理容器内の圧力を調整するステップとを有する。そして、原料ガスを供給するステップと反応ガスを供給するステップとを含む複数回のサイクルを実行し、複数回のサイクルの少なくとも一部が圧力を調整するステップを有する。これにより、圧力を調整するステップの時間や、複数回のサイクルのうち圧力を調整するステップを含む回数を調整できるので、ウエハＷの面内での原料ガスの吸着量を制御できる。その結果、ウエハＷに形成される膜の膜厚の面内分布を制御できる。また、コントロール領域が広いため、所望の膜厚にファインチューニングすることが容易である。
また、一実施形態の成膜方法は、従来の方法に対して、圧力を調整するステップを追加することにより実行でき、原料ガスの使用量や成膜装置１のハード構成を変更する必要がないため、コストメリットが高い。
なお、上記の実施形態において、シリコン原料ガス及び金属原料ガスは原料ガスの一例であり、窒化ガス及び酸化ガスは反応ガスの一例である。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、処理容器が１重管構造の容器である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理容器は２重管構造の容器であってもよい。
上記の実施形態では、処理装置がプラズマを用いない装置である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理装置は容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma)等のプラズマを用いた装置であってもよい。
上記の実施形態では、基板が半導体ウエハである場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、基板はフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display)用の大型基板、有機ＥＬパネル用の基板、太陽電池用の基板であってもよい。
１ 成膜装置
１０ 処理容器
３０ ガス供給部
４０ 排気部
４３ 圧力調整弁
Ｗ ウエハ

Claims (8)

  1. 処理容器内に原料ガスを供給するステップと、
    前記処理容器内に前記原料ガスと反応する反応ガスを供給するステップと、
    前記原料ガスを供給するステップの前に実行され、前記原料ガスを供給することなく前記処理容器内の圧力を調整するステップと、
    を有し、
    前記原料ガスを供給するステップと前記反応ガスを供給するステップとを含む複数回のサイクルを実行し、
    前記複数回のサイクルの少なくとも一部が前記圧力を調整するステップを有し、
    前記圧力を調整するステップは、排気コンダクタンスを調整するバルブを制御することにより行われ、
    前記圧力を調整するステップは、前記バルブの弁開度を、前記原料ガスを供給するステップにおける前記バルブの弁開度と同じ弁開度に制御するステップを含む、
    成膜方法。
  2. 前記反応ガスを供給するステップの後であって前記原料ガスを供給するステップの前に実行されるステップであって、前記処理容器内にパージガスを供給することにより前記処理容器内に残存する前記反応ガスをパージするステップを更に有し、
    前記圧力を調整するステップは、前記バルブの弁開度を、前記反応ガスをパージするステップにおける前記バルブの弁開度よりも小さい弁開度に制御するステップを含む、
    請求項１に記載の成膜方法。
  3. 前記原料ガスを供給するステップの後であって前記反応ガスを供給するステップの前に実行されるステップであって、前記処理容器内にパージガスを供給することにより前記処理容器内に残存する前記原料ガスをパージするステップを更に有する、
    請求項１又は２に記載の成膜方法。
  4. 前記複数回のサイクルの全てが前記圧力を調整するステップを含む、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜方法。
  5. 前記処理容器内には基板が収容され、前記原料ガスは前記基板の周囲から供給される、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜方法。
  6. 前記原料ガスは、バッファタンク内で昇圧された後に前記処理容器内に供給される、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成膜方法。
  7. 前記処理容器は、複数の基板を上下方向に間隔を有して略水平に保持する基板保持具を収容可能である、
    請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成膜方法。
  8. 前記原料ガスは、アミノシラン系ガスであり、
    前記反応ガスは、窒化ガスである、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載の成膜方法。
JP2019233163A 2019-12-24 2019-12-24 成膜方法 Active JP7330091B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019233163A JP7330091B2 (ja) 2019-12-24 2019-12-24 成膜方法
US17/118,874 US11538678B2 (en) 2019-12-24 2020-12-11 Deposition method
KR1020200174250A KR20210082079A (ko) 2019-12-24 2020-12-14 성막 방법
TW109144201A TWI834936B (zh) 2019-12-24 2020-12-15 成膜方法
CN202011489484.2A CN113025996A (zh) 2019-12-24 2020-12-16 成膜方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019233163A JP7330091B2 (ja) 2019-12-24 2019-12-24 成膜方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021101459A JP2021101459A (ja) 2021-07-08
JP7330091B2 true JP7330091B2 (ja) 2023-08-21

Family

ID=76438438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019233163A Active JP7330091B2 (ja) 2019-12-24 2019-12-24 成膜方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11538678B2 (ja)
JP (1) JP7330091B2 (ja)
KR (1) KR20210082079A (ja)
CN (1) CN113025996A (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006278497A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Tokyo Electron Ltd シリコン窒化膜の形成方法、シリコン窒化膜の形成装置及びプログラム
JP2012049506A (ja) 2010-07-29 2012-03-08 Tokyo Electron Ltd 成膜方法及び成膜装置
JP2012059997A (ja) 2010-09-10 2012-03-22 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2015191957A (ja) 2014-03-27 2015-11-02 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006066884A (ja) * 2004-07-27 2006-03-09 Tokyo Electron Ltd 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
JP4305427B2 (ja) 2005-08-02 2009-07-29 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
JP5195676B2 (ja) * 2008-08-29 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及び記憶媒体
JP5357083B2 (ja) * 2010-02-24 2013-12-04 三井造船株式会社 薄膜形成装置および薄膜形成方法
JP5720406B2 (ja) * 2011-05-10 2015-05-20 東京エレクトロン株式会社 ガス供給装置、熱処理装置、ガス供給方法及び熱処理方法
JP6319171B2 (ja) * 2014-07-28 2018-05-09 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US10297439B2 (en) * 2016-02-25 2019-05-21 Tokyo Electron Limited Film forming method and film forming system
JP6675962B2 (ja) * 2016-02-25 2020-04-08 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜システム
JP6877188B2 (ja) * 2017-03-02 2021-05-26 東京エレクトロン株式会社 ガス供給装置、ガス供給方法及び成膜方法
JP7357660B2 (ja) * 2021-07-09 2023-10-06 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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006278497A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Tokyo Electron Ltd シリコン窒化膜の形成方法、シリコン窒化膜の形成装置及びプログラム
JP2012049506A (ja) 2010-07-29 2012-03-08 Tokyo Electron Ltd 成膜方法及び成膜装置
JP2012059997A (ja) 2010-09-10 2012-03-22 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2015191957A (ja) 2014-03-27 2015-11-02 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体

Also Published As

Publication number Publication date
US11538678B2 (en) 2022-12-27
TW202132609A (zh) 2021-09-01
JP2021101459A (ja) 2021-07-08
CN113025996A (zh) 2021-06-25
US20210193455A1 (en) 2021-06-24
KR20210082079A (ko) 2021-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10312078B2 (en) Nitride film forming method and storage medium
US10513775B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
US10304676B2 (en) Method and apparatus for forming nitride film
US10388512B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
JP7088990B2 (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
JP5687547B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
US11591694B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, method of processing substrate, substrate processing apparatus, and recording medium
US9460914B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and non-transitory computer-readable recording medium
JP6415215B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP2018206827A (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
JP7166431B2 (ja) 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
US20160276147A1 (en) Silicon Nitride Film Forming Method and Silicon Nitride Film Forming Apparatus
JP7064577B2 (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
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
JP7330091B2 (ja) 成膜方法
US20200411330A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
TWI834936B (zh) 成膜方法
JP7200880B2 (ja) 成膜方法及び成膜装置
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
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
JP6340332B2 (ja) 薄膜形成方法、および、薄膜形成装置
JP2022120422A (ja) 成膜方法
JP2020080422A (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
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220610

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230328

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230526

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: 20230711

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230808

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7330091

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150