JPH09219400A - 絶縁膜形成方法 - Google Patents

絶縁膜形成方法

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JPH09219400A
JPH09219400A JP32883896A JP32883896A JPH09219400A JP H09219400 A JPH09219400 A JP H09219400A JP 32883896 A JP32883896 A JP 32883896A JP 32883896 A JP32883896 A JP 32883896A JP H09219400 A JPH09219400 A JP H09219400A
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JP
Japan
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insulating film
gas
forming
film forming
cvd
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JP32883896A
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English (en)
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Masayuki Hashimoto
正幸 橋本
Hei Peter
ピーター・ヘイ
Naoki Oka
直樹 岡
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Original Assignee
Applied Materials Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、半導体回路素子で用いられる極薄
の絶縁膜の形成を可能とする方法を提供することを目的
としている。 【解決手段】 トランスファチャンバ１と、このトラン
スファチャンバ１に結合されたプロセスチャンバ４，５
とを備えたマルチチャンバシステムを用いてウェハ１０
にＣＶＤプロセスにより絶縁膜を形成する場合、ＣＶＤ
プロセスに先立ち自然酸化膜除去等の前処理プロセスを
一方のプロセスチャンバ４で実施し、ＣＶＤプロセスを
他方のプロセスチャンバ５で実施し、これらのプロセス
チャンバ間のウェハの移送をトランスファチャンバ１を
介して行うこととする。かかる方法では、前処理プロセ
スとＣＶＤプロセスとが１つのマルチチャンバシステム
においてインテグレーションされ、前処理プロセス後に
ウェハが大気に触れることはないので、自然酸化膜の再
形成やパーティクルの付着等の問題は生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スに関し、特に、ＤＲＡＭやフラッシュメモリ等の半導
体回路素子において用いられる極薄の絶縁膜の形成方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
半導体デバイスの高集積化、微細化は急速な進展をみせ
ており、現在のサブハーフミクロンからサブクォータミ
クロンへと着実に移行しようとしている。このような次
世代のサブクォータミクロンデバイスの開発において
は、各種半導体回路素子におけるゲート絶縁膜やキャパ
シタ絶縁膜の薄膜化も必要となり、膜厚が２０ｎｍ以下
の極薄の絶縁膜を形成することが必須となってきてい
る。
【０００３】絶縁膜の薄膜化は、当該絶縁膜を含む回路
素子の特性、例えばリーク特性や定電流ストレス寿命、
定電圧ストレス寿命等に大きな影響を与える。これは、
絶縁膜の膜厚が２０ｎｍ以下となると、絶縁膜と下地と
の間の界面遷移領域や絶縁膜を構成する各層間の界面遷
移領域の化学的或いは物理的構造が膜質の特性にとり無
視し得ないものとなるからと考えられる。
【０００４】しかしながら、２０ｎｍ以下の膜厚の絶縁
膜を形成することを想定していなかった従来技術では、
絶縁膜形成プロセスにおいて界面制御については特に重
視しておらず、従って、極薄の絶縁膜を従来のプロセス
で形成した場合、所望の特性を得ることができないこと
があるという問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
における問題点を解決することができるものであり、半
導体回路素子に用いられる膜厚２０ｎｍ以下の極薄の絶
縁膜を被処理体上に形成する方法において、内部が所定
の真空度とされるトランスファチャンバと、このトラン
スファチャンバに結合された複数のプロセスチャンバと
を備えたマルチチャンバシステムを用い、前記複数のプ
ロセスチャンバのうちいずれか１つのプロセスチャンバ
を前処理用プロセスチャンバとして用いて当該前処理用
プロセスチャンバにおいて前処理プロセスを前記被処理
体に対して実施し、前記複数のプロセスチャンバのうち
残るプロセスチャンバを絶縁膜形成用プロセスチャンバ
として用いて当該絶縁膜形成用プロセスチャンバにおい
て絶縁膜形成プロセスを実施して前記絶縁膜を形成し、
前記複数のプロセスチャンバ間の前記被処理体の移送を
前記トランスファチャンバを介して行うことを特徴とす
る。
【０００６】前処理プロセスとしては、自然酸化膜を除
去するプロセスがある。
【０００７】また、絶縁膜が単層構造である場合、絶縁
膜形成プロセスは１つのプロセスから成ることが多く、
そのプロセスとしては、熱酸化プロセス、熱窒化プロセ
ス、ＣＶＤ酸化膜形成プロセス、ＣＶＤ窒化膜形成プロ
セス、ＣＶＤ窒化酸化膜形成プロセスがある。
【０００８】更に、形成すべき絶縁膜が多層構造である
場合には、絶縁膜形成プロセスは複数のサブプロセスか
ら成り、本発明では、それぞれのサブプロセスを専用の
プロセスチャンバで行い、各プロセスチャンバ間の被処
理体の移送を真空下で行うことを特徴としている。かか
るサブプロセスとしては、熱酸化プロセス、熱窒化プロ
セス、ＣＶＤ酸化膜形成プロセス、ＣＶＤ窒化膜形成プ
ロセス、ＣＶＤ窒化酸化膜形成プロセスがある。なお、
このサブプロセスには、単層構造又は多層構造の絶縁膜
にアニールやドーピングを行って組成変化を起こさせる
プロセスも含む。
【０００９】かかる方法では、前処理プロセスと絶縁膜
形成プロセスとが１つのマルチチャンバシステムにおい
てインテグレーション（統合化）され、前処理プロセス
後に被処理体が大気に触れることはないので、大気から
の影響、例えば自然酸化膜の再形成やパーティクルの付
着等を考慮する必要がなくなる。従って、本発明は、下
地と絶縁膜との間、或は、絶縁膜を構成する各層間の界
面制御の容易化に寄与することとなり、所望の特性を備
えた極薄の絶縁膜の形成、ひいては半導体回路素子の特
性向上を可能とするものである。
【００１０】なお、絶縁膜形成プロセスが複数のサブプ
ロセスから成る場合には、前処理プロセスがなくとも、
絶縁膜そのものの膜質向上を図ることが可能であること
は勿論である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の好適な
実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
【第１の実施形態】図１は、本発明の絶縁膜形成方法が
適用され得るマルチチャンバシステムを示す概略図であ
る。このマルチチャンバシステムは、内部が所定の真空
度に維持されたトランスファチャンバ１と、その周囲に
配設されトランスファチャンバ１にそれぞれ開閉可能な
シャッタ２，３を介して連通されている第１及び第２の
プロセスチャンバ４，５とを備えている。トランスファ
チャンバ１にはハンドリングロボット６が設けられてお
り、プロセスチャンバ４，５を大気に開放することな
く、被処理体であるシリコンウェハ１０をプロセスチャ
ンバ４，５に対して出し入れすることができるようにな
っている。
【００１３】このようなマルチチャンバシステムを用い
て、シリコンウェハ上に極薄の絶縁膜としてＤＲＡＭの
メモリセル用窒化膜を形成する場合、本発明では次のよ
うな手順で処理がなされる。
【００１４】処理前のシリコンウェハは、通常、大気に
さらされた状態に置かれるため、その表面には自然酸化
膜（ＳｉＯ2）が形成されている。この自然酸化膜の膜
厚は、原子数にして１〜５個程度である。このような極
めて薄い自然酸化膜は２０ｎｍを越える膜厚の絶縁膜を
形成するのに問題となることは殆どない。しかし、原子
が１０個並んだ程度の膜厚しかない極薄の絶縁膜の場合
には、自然酸化膜の存在は絶縁膜そのものの特性に大き
く影響を与えるものと考えられる。しかも、大気中には
Ｏ2の他に、Ｈ2Ｏ、ＯＣＯ2、Ｂ、ＳＯX、ＣxＨy等が存
在し、これらも極薄の絶縁膜に影響を与える。このた
め、窒化膜形成プロセスに入る前に、自然酸化膜を除去
する前処理プロセスを行うことが必要となる。
【００１５】そこで、本実施形態では、まず、自然酸化
膜を有するシリコンウェハ１０をハンドリングロボット
６により、トランスファチャンバ１から第１のプロセス
チャンバ４内に移送し、所定位置、すなわちサセプタ
（図示せず）上に載置する。ここで、自然酸化膜を除去
すべく、Ｈ2ガスを第１のプロセスチャンバ４内に導入
すると共に、プロセスチャンバ４内の温度を１０００℃
近くまで上昇させる。この水素ベーク処理により、シリ
コンウェハ１０からボロン等の不純物を含む自然酸化膜
が除去される。
【００１６】水素ベーク処理のメカニズムは、Ｈ2ガス
による還元作用ではなく、下地であるＳｉとの反応であ
ると考えられている。例えば７６０ＴｏｒｒのＨ2雰囲
気中でシリコンウェハを１０００℃前後に加熱した場
合、自然酸化膜は除去されていくが、この温度範囲では
ＳｉＯ2がＨ2と反応することはない。よって、 ＳｉＯ2＋Ｓｉ −＞ ２ＳｉＯ なる反応が生じ、生成されたＳｉＯは気化してプロセス
チャンバ４から排出されると考えられる。これは、シリ
コンウェハ温度とＳｉＯ2膜の熱処理によるエッチング
速度との関係を示す図２からも理解されよう。
【００１７】この場合、Ｈ2ガスは第１のプロセスチャ
ンバ４内をクリーンな環境に保つためのものとして用い
られる。従って、第１のプロセスチャンバ４内を真空と
しても、シリコンウェハ１０に熱を加えることで自然酸
化膜は除去される。また、Ｈ2ガスに代えてＡｒガス等
の不活性ガスを用いてもよい。
【００１８】なお、ＳｉＨ4（モノシラン）やＳｉ
2Ｈ6，Ｓｉ3Ｈ8等の高次シランを第１のプロセスチャン
バ４に導入し熱処理を行っても、自然酸化膜の除去は可
能である。例えば、ＳｉＨ4を導入した場合、熱により
ＳｉＨ4はＳｉとＨ2に分解され、このＳｉが上述したよ
うにＳｉＯ2と反応し、ＳｉＯとなってシリコンウェハ
１０から除去されることとなる。この場合、ＳｉＨ4は
反応に必要な量だけＨ2ガス或いはＡｒガスに添加さ
れ、プロセスチャンバ４内に供給されることとなる。
【００１９】このように、自然酸化膜の除去を行うため
には、第１のプロセスチャンバ４は常にクリーンな環境
に保つ必要があり、かかる前処理プロセスと窒化膜形成
プロセスとを同一チャンバ内で行うことは望ましくな
い。
【００２０】このため、本発明では、前処理プロセスが
完了したならば、ハンドリングロボット６を操作し、シ
リコンウェハ１０を第１のプロセスチャンバ４から取り
出し、トランスファチャンバ１を介して第２のプロセス
チャンバ５内のサセプタ（図示せず）に移載する。この
後、第２のプロセスチャンバ５内にＮＨ3及びＳｉＨ4の
混合ガスを導入し、ＣＶＤプロセスによりシリコンウェ
ハ１０上に窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）を形成する。
【００２１】このようにして、前処理プロセス後、シリ
コンウェハ１０を大気に触れさせることなく窒化膜形成
プロセスに移行することが可能であり、ボロン等を含む
自然酸化膜の再形成を防止することができる。また、第
１のプロセスチャンバ４を常にクリーンな状態に維持で
きる。
【００２２】従来においては、前処理プロセスは絶縁膜
形成装置とは別個の装置で行うのが一般的であり、次プ
ロセスに移行する場合にはシリコンウェハが大気に触れ
ることとなっていたが、本発明の方法によれば、前処理
プロセスと絶縁膜形成プロセスとを１つのマルチチャン
バシステム内にインテグレーションしたので、シリコン
ウェハ１０が大気にさらされることにより生ずる数々の
デメリットを解消することができる。
【００２３】なお、図３はシリコンウェハ上に窒化膜を
形成した状態を示す断面ＴＥＭ写真から作成した中間解
像画像を示す図であり、（ａ）は本発明によるもの、
（ｂ）は従来の技術によるものである。この写真から、
本発明に従って窒化膜を形成した場合、下地と窒化膜と
の間に自然酸化膜が再形成されておらず、界面遷移領域
が良好な状態となっていることが分るであろう。
【００２４】
【第２の実施形態】次に、図１のマルチチャンバシステ
ムを用いて、フラッシュメモリセルの絶縁膜としてＯＮ
Ｏ構造の極薄膜をシリコンウェハ上に形成する方法を説
明する。図４はその手順を示す概略説明図である。な
お、この第２の実施形態では、自然酸化膜の除去を行う
プロセスチャンバ内をクリーンな環境に維持するという
観点からではなく、使用するガスの種類に基づきプロセ
スチャンバを使い分けている点に注意されたい。
【００２５】まず、シリコンウェハ１０を図１のシステ
ムの外部からトランスファチャンバ１０内に導入し、ハ
ンドリングロボット２０による取扱いが可能となる所定
位置に配置する。この時、図４の（ａ）に示すように、
シリコンウェハ１０の表面には自然酸化膜１２が形成さ
れている。
【００２６】次に、ハンドリングロボット２０を操作し
てシリコンウェハ１０を第１のプロセスチャンバ４内に
移送し、所定位置、すなわちサセプタ（図示せず）上に
載置する。ここで、前処理プロセスとして、Ｈ2ガスを
第１のプロセスチャンバ４内に導入すると共に、プロセ
スチャンバ４内の温度を１０００℃近くまで上昇させ、
シリコンウェハ１０から不純物を含む自然酸化膜１２を
除去する（図４の（ｂ））。
【００２７】図４の（ｃ）は、自然酸化膜１２が除去さ
れたシリコンウェハ１０の表面を加熱して酸化し、Ｓｉ
Ｏ2膜１４を形成した状態を示すものである。この熱酸
化プロセスは、Ｎ2Ｏガスを導入して行うこととなる
が、先に第１のプロセスチャンバ４内に導入されたＨ2
ガスとＮ2Ｏガスとが混合すると激しい反応が生ずるた
め、自然酸化膜１２が除去されたならば、ハンドリング
ロボット６を操作してシリコンウェハ１０を第１のプロ
セスチャンバ４から取り出して第２のプロセスチャンバ
５内のサセプタ（図示せず）上に移載し、Ｎ2Ｏによる
熱酸化処理を行う。この間、第１のプロセスチャンバ４
では、Ｈ2ガス等の排気処理が行われる。なお、シリコ
ンウェハ１０の移載の際、シリコンウェハ１０に空気が
触れることはないので、シリコンウェハ１０上に新たな
自然酸化膜が形成されることはないことは勿論である。
【００２８】次に、ＣＶＤプロセスとして、ＳｉＯ2膜
１４上にＳｉ3Ｎ4膜１６を形成するため、ＳｉＨ2Ｃｌ2
及びＮＨ3の反応に基づく処理を実行する。この場合、
ＮＨ3ガスを第２のプロセスチャンバ５に導入すると、
残留Ｎ2Ｏガスと反応してしまう。そこで、Ｓｉ3Ｎ4膜
１６を形成するには、シリコンウェハ１０を第１のプロ
セスチャンバ４に戻してから、所定のＣＶＤプロセスを
行うこととなる（図４の（ｄ））。この際、Ｈ2ガスが
第１のプロセスチャンバ４内に極く僅か残留していて
も、ＮＨ3及びＳｉＨ2Ｃｌ2と反応しないため、特に問
題となることはない。また、第１のプロセスチャンバ４
での処理中、第２のプロセスチャンバ５では、ＳｉＨ2
Ｃｌ2ガス及びＮＨ3ガス等の排気処理が行われる。
【００２９】Ｓｉ3Ｎ4膜１６が形成されたならば、シリ
コンウェハ１０を再度第１のプロセスチャンバ４から第
２のプロセスチャンバ５に移す。そして、第２のプロセ
スチャンバ５内の温度及び圧力をそれぞれ所定値に設定
すると共に、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＮ2Ｏガスを導入
し、ＳｉＨ2Ｃｌ2とＮ2Ｏの反応によりＳｉＯ2膜１８を
Ｓｉ3Ｎ4膜１６上に堆積させる（図４の（ｅ））。この
ＣＶＤプロセスを第２のプロセスチャンバ５内で行うの
は、第１のプロセスチャンバ４内のＮＨ3ガスとＮ2Ｏガ
スとの反応を防止するためである。
【００３０】最後に、図４の（ｆ）に示すように、Ｓｉ
Ｏ2膜１８の表面上に窒素のドーピング層２０を形成す
るために、排気処理された第１のプロセスチャンバ４に
シリコンウェハ１０を戻し、後処理プロセスとしてＮＨ
3ガスを導入して窒化処理を行う。
【００３１】このようにしてＯＮＯ構造の絶縁膜２２が
形成されるが、複数のプロセスが１つのマルチチャンバ
システムでインテグレーションされるので、自然酸化膜
除去後或いは成膜後にシリコンウェハ１０が大気にふれ
ず、各層間の界面特性が向上し、絶縁膜２２そのものの
特性も改善されることとなる。従って、上記プロセスに
おいて絶縁膜２２を２０ｎｍ以下の極薄膜とするような
処理を行っても、絶縁膜２２は高品質、高性能に維持さ
れることになる。
【００３２】以上、第１及び第２の実施形態について説
明したが、本発明はこれらの実施形態に限られないこと
はいうまでもない。例えば、シリコンウェハの表面から
自然酸化膜を除去する手段として上記実施形態では水素
ベーク処理を用いているが、ＮＨ3ガスを用い、自然酸
化膜の除去と同時に窒化膜の形成を行うようにしてもよ
い。また、シリコンウェハ上の炭素が問題となるような
場合には、Ｏ2ガスやＮ2Ｏガスを用いて表面処理を行
い、炭素を除去するようにしてもよい。更に、絶縁膜形
成処理についても、酸化膜の形成にはＯ2ガスを用いる
方法や、ＳｉＨ4とＮ2Ｏの反応による方法が適用可能で
ある。また、窒化膜の形成には上記の方法以外にもＳｉ
Ｈ4とＮＨ3の反応による方法がある。この他、本発明の
適用可能な成膜処理や表面処理或いは界面制御には種々
あるが、いずれの場合についても、ガスの相性を考慮し
て、処理すべきプロセスチャンバを適宜設定する必要が
あり、ガスの種類に応じてトランスファチャンバに補助
プロセスチャンバを追加してもよい。
【００３３】すなわち、前出の第２の実施形態では前処
理プロセスとしてＨ2ガスによる処理を例に挙げたが、
前処理プロセスとしてはこの他に、ＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ
2、Ｎ2Ｏ若しくはＯ2による前処理プロセスが実施可能
であり、また、上ではＣＶＤプロセスとして、ＳｉＨ2
Ｃｌ2（ＤＣＳ）及びＮＨ3によるＳｉ3Ｈ4膜を形成する
ＣＶＤプロセスを例に挙げたが、ＣＶＤプロセスとして
はこの他に、ＳｉＨ4（ＭＳ）及びＮＨ3によるＳｉ3Ｎ4
膜、ＳｉＨ4及びＮＨ3によるＳｉ ｒｉｃｈＳｉＮ膜、
ＳｉＨ4及びＮ2ＯによるＳｉＯ2膜、ＳｉＨ2Ｃｌ2及び
Ｎ2ＯによるＳｉＯ2膜、若しくは、ＳｉＨ2Ｃｌ2、Ｎ2
Ｏ及びＮＨ3によるＳｉＯＮ膜を形成するＣＶＤプロセ
スが実施可能であり、更に、前出の実施形態では後処理
プロセスとしてＮＨ3ガスによる処理を挙げたが、後処
理プロセスとしてはこの他に、Ｈ2、Ａｒ、Ｎ2、Ｎ2Ｏ
若しくはＯ2による後処理プロセスが実施可能である。
これらの適用可能なプロセスを表にすると、次表の通り
であり、
【００３４】
【表１】
【００３５】なお、上の表からも理解される通り、前処
理プロセス及び後処理プロセスは界面制御を行うもので
あり、自然酸化膜除去、熱酸化、熱変化、熱酸窒化、ド
ーピング等を行うものである。また、下地はシリコンウ
ェハ等のウェハのみならず、シリコンウェハ上に形成さ
れたポリシリコン膜等が下地となる場合も含まれること
は勿論である。
【００３６】更に、前出の実施形態ではトランスファチ
ャンバに結合された２つのプロセスチャンバを用いて処
理したが、トランスファチャンバに３つのプロセスチャ
ンバを結合し、第１のプロセスチャンバ４において前処
理プロセスを実施し、第２のプロセスチャンバ５におい
てＣＶＤプロセスを実施し、第３のプロセスチャンバ７
において後処理プロセスを実施することが可能である。
【００３７】更には、トランスファチャンバに３つ以上
のプロセスチャンバを結合し、前処理プロセス、ＣＶＤ
プロセス及び後処理プロセスを各プロセスチャンバに任
意に分散して実施することも可能である。
【００３８】いずれの場合においても、プロセスチャン
バ間のウェハ（被処理体）の移送はすプロセスチャンバ
に結合されたトランスファチャンバを介して行われるの
で、前地理プロセス、ＣＶＤプロセス、後処理プロセス
を実施するにあたりウェハが大気にさらされることはな
く、大気にさらされることにより及ぼされるウェハへの
悪影響をなくすことができる。
【００３９】このように、前処理プロセス、ＣＶＤプロ
セス、後処理プロセスが１つのマルチチャンバシステム
内にインテグレーションされることにより、ウェハが大
気にさらされることにより生じるデメリットを解消する
ことができる。
【００４０】更に、上記実施形態はフラッシュメモリセ
ルに関するものであるが、本発明は、ＣＭＯＳのゲート
電極やＤＲＡＭメモリセルの絶縁膜を形成する場合等、
種々の絶縁膜形成に適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】上述したように、本発明は、マルチチャ
ンバシステムを用いた前処理プロセス、絶縁膜形成プロ
セスのインテグレーション化であり、高度な界面制御を
達成できる。従って、従来の絶縁膜形成技術では困難で
あった極薄膜化を可能とし、かかる絶縁膜から構成され
る半導体回路素子の特性を向上させ、次世代のサブクォ
ータミクロンデバイスの開発に大いに寄与するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用され得るＣＶＤ装置の概略図であ
る。
【図２】シリコンウェハ温度とＳｉＯ2膜の熱処理によ
るエッチング速度との関係を示すグラフである。
【図３】シリコンウェハ上に窒化膜を形成した状態を示
す断面ＴＥＭ写真から作成した中間解像画像を示す図で
あり、（ａ）は本発明による場合、（ｂ）は従来の技術
による場合の図である。
【図４】フラッシュメモリセルの絶縁膜の形成手順を示
す工程図である。
【符号の説明】
１…トランスファチャンバ、４…第１のプロセスチャン
バ、５…第２のプロセスチャンバ、６…ハンドリングロ
ボット、１０…シリコンウェハ、１２…自然酸化膜、１
４…ＳｉＯ2膜、１６…Ｓｉ3Ｎ4膜、１８…ＳｉＯ2膜、
２０…ドーピング層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/318 Ｈ０１Ｌ 21/318 Ｂ (72)発明者 ピーター・ヘイ 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 岡 直樹 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内

Claims (49)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体回路素子に用いられる膜厚２０ｎ
    ｍ以下の極薄の絶縁膜を被処理体上に形成する方法であ
    って、 内部が所定の真空度とされるトランスファチャンバと、
    このトランスファチャンバに結合された複数のプロセス
    チャンバとを備えたマルチチャンバシステムを用い、 前記複数のプロセスチャンバのうちいずれか１つのプロ
    セスチャンバを前処理用プロセスチャンバとして用い、
    当該前処理用プロセスチャンバにおいて前処理プロセス
    を前記被処理体に対して実施し、 前記複数のプロセスチャンバのうち残るプロセスチャン
    バを絶縁膜形成用プロセスチャンバとして用い、当該絶
    縁膜形成用プロセスチャンバにおいて絶縁膜形成プロセ
    スを実施して前記絶縁膜を形成し、 前記複数のプロセスチャンバ間の前記被処理体の移送を
    前記トランスファチャンバを介して行うことを特徴とす
    る絶縁膜形成方法。
  2. 【請求項２】 前記被処理体はシリコンウェハであるこ
    とを特徴とする請求項１記載の絶縁膜形成方法。
  3. 【請求項３】 前記前処理プロセスは自然酸化膜を除去
    するプロセスであることを特徴とする請求項１又は２記
    載の絶縁膜形成方法。
  4. 【請求項４】 前記前処理プロセスは、Ｈ2、ＳｉＨ4、
    ＮＨ3、Ｎ2、Ｎ2Ｏ、Ｏ2のうち少なくとも１つのガスを
    用いることを特徴とする請求項１又は２記載の絶縁膜形
    成方法。
  5. 【請求項５】 前記絶縁膜形成プロセスは１つのプロセ
    スから成り、前記絶縁膜形成用プロセスチャンバは１つ
    であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
    記載の絶縁膜形成方法。
  6. 【請求項６】 前記絶縁膜形成プロセスは熱酸化プロセ
    スであることを特徴とする請求項５記載の絶縁膜形成方
    法。
  7. 【請求項７】 前記熱酸化プロセスは、０2、Ｈ2０、Ｎ
    Ｏ、Ｎ2Ｏのうち少なくとも１つのガスを用いてＳｉＯ2
    膜を形成するプロセスであることを特徴とする請求項６
    記載の絶縁膜形成方法。
  8. 【請求項８】 前記絶縁膜形成プロセスは熱窒化プロセ
    スであることを特徴とする請求項５記載の絶縁膜形成方
    法。
  9. 【請求項９】 前記熱窒化プロセスは、Ｎ2、ＮＯ、Ｎ
    Ｈ3、Ｎ2Ｏ のうち少なくとも１つのガスを用いてＳｉ3
    Ｎ4膜を形成するプロセスであることを特徴とする請求
    項８記載の絶縁膜形成方法。
  10. 【請求項１０】 前記絶縁膜形成プロセスはＣＶＤ酸化
    膜形成プロセスであることを特徴とする請求項５記載の
    絶縁膜形成方法。
  11. 【請求項１１】 前記ＣＶＤ酸化膜形成プロセスは、Ｓ
    ｉＨ4ガス及びＮ2Ｏガス、又は、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及び
    Ｎ2Ｏガスを用いてＳｉＯ2膜を形成するＣＶＤプロセス
    であることを特徴とする請求項１０記載の絶縁膜形成方
    法。
  12. 【請求項１２】 前記絶縁膜形成プロセスはＣＶＤ窒化
    膜形成プロセスであることを特徴とする請求項５記載の
    絶縁膜形成方法。
  13. 【請求項１３】 前記ＣＶＤ窒化膜形成プロセスは、Ｓ
    ｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＮＨ3ガスを用いてＳｉ3Ｎ4膜を形
    成するＣＶＤプロセス、ＳｉＨ4ガス及びＮＨ3ガスを用
    いてＳｉ3Ｎ4膜を形成するＣＶＤプロセス、又は、Ｓｉ
    Ｈ4ガス及びＮＨ3ガスを用いてＳｉ ｒｉｃｈ ＳｉＮ
    膜を形成するＣＶＤプロセスであることを特徴とする請
    求項１２記載の絶縁膜形成方法。
  14. 【請求項１４】 前記絶縁膜形成プロセスはＣＶＤ窒化
    酸化膜形成プロセスであることを特徴とする請求項５記
    載の絶縁膜形成方法。
  15. 【請求項１５】 前記ＣＶＤ窒化酸化膜形成プロセス
    は、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、Ｎ2Ｏガス及びＮＨ3ガスを用い
    てＳｉＯＮ膜を形成するＣＶＤプロセスであることを特
    徴とする請求項１４記載の絶縁膜形成方法。
  16. 【請求項１６】 前記絶縁膜形成プロセスは２以上のサ
    ブプロセスから成り、前記絶縁膜形成用プロセスチャン
    バは前記サブプロセスの数と同数であり、前記サブプロ
    セスのそれぞれを対応の前記絶縁膜形成用プロセスチャ
    ンバにおいて実施することを特徴とする請求項１〜４の
    いずれか１項に記載の絶縁膜形成方法。
  17. 【請求項１７】 前記サブプロセスの１つは熱酸化プロ
    セスであることを特徴とする請求項１６記載の絶縁膜形
    成方法。
  18. 【請求項１８】 前記熱酸化プロセスは、０2、Ｈ2０、
    ＮＯ、Ｎ2Ｏのうち少なくとも１つのガスを用いてＳｉ
    Ｏ2膜を形成するプロセスであることを特徴とする請求
    項１７記載の絶縁膜形成方法。
  19. 【請求項１９】 前記サブプロセスの１つは熱窒化プロ
    セスであることを特徴とする請求項１６記載の絶縁膜形
    成方法。
  20. 【請求項２０】 前記熱窒化プロセスは、Ｎ2、ＮＯ、
    ＮＨ3、Ｎ2Ｏ のうち少なくとも１つのガスを用いてＳ
    ｉ3Ｎ4膜を形成するプロセスであることを特徴とする請
    求項１９記載の絶縁膜形成方法。
  21. 【請求項２１】 前記サブプロセスの１つはＣＶＤ酸化
    膜形成プロセスであることを特徴とする請求項１６記載
    の絶縁膜形成方法。
  22. 【請求項２２】 前記ＣＶＤ酸化膜形成プロセスは、Ｓ
    ｉＨ4ガス及びＮ2Ｏガス、又は、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及び
    Ｎ2Ｏガスを用いてＳｉＯ2膜を形成するＣＶＤプロセス
    であることを特徴とする請求項２１記載の絶縁膜形成方
    法。
  23. 【請求項２３】 前記サブプロセスの１つはＣＶＤ窒化
    膜形成プロセスであることを特徴とする請求項１６記載
    の絶縁膜形成方法。
  24. 【請求項２４】 前記ＣＶＤ窒化膜形成プロセスは、Ｓ
    ｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＮＨ3ガスを用いてＳｉ3Ｎ4膜を形
    成するＣＶＤプロセス、ＳｉＨ4ガス及びＮＨ3ガスを用
    いてＳｉ3Ｎ4膜を形成するＣＶＤプロセス、又は、Ｓｉ
    Ｈ4ガス及びＮＨ3ガスを用いてＳｉ ｒｉｃｈ ＳｉＮ
    膜を形成するＣＶＤプロセスであることを特徴とする請
    求項２３記載の絶縁膜形成方法。
  25. 【請求項２５】 前記サブプロセスの１つはＣＶＤ窒化
    酸化膜形成プロセスであることを特徴とする請求項１６
    記載の絶縁膜形成方法。
  26. 【請求項２６】 前記ＣＶＤ窒化酸化膜形成プロセス
    は、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、Ｎ2Ｏガス及びＮＨ3ガスを用い
    てＳｉＯＮ膜を形成するＣＶＤプロセスであることを特
    徴とする請求項２５記載の絶縁膜形成方法。
  27. 【請求項２７】 前記サブプロセスの１つはアニールプ
    ロセスであることを特徴とする請求項１６記載の絶縁膜
    形成方法。
  28. 【請求項２８】 前記アニールプロセスは、Ａｒガス又
    はＮ2ガスを用いることを特徴とする請求項２７記載の
    絶縁膜形成方法。
  29. 【請求項２９】 前記サブプロセスの１つはドーピング
    プロセスであることを特徴とする請求項１６記載の絶縁
    膜形成方法。
  30. 【請求項３０】 形成された前記絶縁膜がＳｉＯ2膜で
    ある場合において、前記ドーピングプロセスは、ＳｉＯ
    2膜にＮをドープするプロセスであることを特徴とする
    請求項２９記載の絶縁膜形成方法。
  31. 【請求項３１】 前記サブプロセスの１つは、形成され
    た前記絶縁膜に対する後処理プロセスであることを特徴
    とする請求項１６記載の絶縁膜形成方法。
  32. 【請求項３２】 前記後処理プロセスは、Ｈ2、Ａｒ、
    ＮＨ3、Ｎ2、Ｎ2０、Ｏ2のうち少なくとも１つのガスを
    用いることを特徴とする請求項３１記載の絶縁膜形成方
    法。
  33. 【請求項３３】 半導体回路素子に用いられる膜厚２０
    ｎｍ以下の極薄の絶縁膜を、複数のサブプロセスから成
    る絶縁膜形成プロセスにより形成する方法であって、 内部が所定の真空度とされるトランスファチャンバと、
    このトランスファチャンバに結合された、前記サブプロ
    セスと同数のプロセスチャンバとを備えたマルチチャン
    バシステムを用い、 前記サブプロセスをそれぞれを対応の前記プロセスチャ
    ンバにおいて実施し、 前記プロセスチャンバ間の被処理体の移送を前記トラン
    スファチャンバを介して行うことを特徴とする絶縁膜形
    成方法。
  34. 【請求項３４】 前記サブプロセスの１つは熱酸化プロ
    セスであることを特徴とする請求項３３記載の絶縁膜形
    成方法。
  35. 【請求項３５】 前記熱酸化プロセスは、０2、Ｈ2０、
    ＮＯ、Ｎ2Ｏのうち少なくとも１つのガスを用いてＳｉ
    Ｏ2膜を形成するプロセスであることを特徴とする請求
    項３４記載の絶縁膜形成方法。
  36. 【請求項３６】 前記サブプロセスの１つは熱窒化プロ
    セスであることを特徴とする請求項３３記載の絶縁膜形
    成方法。
  37. 【請求項３７】 前記熱窒化プロセスは、Ｎ2、ＮＯ、
    ＮＨ3、Ｎ2Ｏ のうち少なくとも１つのガスを用いてＳ
    ｉ3Ｎ4膜を形成するプロセスであることを特徴とする請
    求項３６記載の絶縁膜形成方法。
  38. 【請求項３８】 前記サブプロセスの１つはＣＶＤ酸化
    膜形成プロセスであることを特徴とする請求項３３記載
    の絶縁膜形成方法。
  39. 【請求項３９】 前記ＣＶＤ酸化膜形成プロセスは、Ｓ
    ｉＨ4ガス及びＮ2Ｏガス、又は、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及び
    Ｎ2Ｏガスを用いてＳｉＯ2膜を形成するＣＶＤプロセス
    であることを特徴とする請求項３８記載の絶縁膜形成方
    法。
  40. 【請求項４０】 前記サブプロセスの１つはＣＶＤ窒化
    膜形成プロセスであることを特徴とする請求項３３記載
    の絶縁膜形成方法。
  41. 【請求項４１】 前記ＣＶＤ窒化膜形成プロセスは、Ｓ
    ｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＮＨ3ガスを用いてＳｉ3Ｎ4膜を形
    成するＣＶＤプロセス、ＳｉＨ4ガス及びＮＨ3ガスを用
    いてＳｉ3Ｎ4膜を形成するＣＶＤプロセス、又は、Ｓｉ
    Ｈ4ガス及びＮＨ3ガスを用いてＳｉ ｒｉｃｈ ＳｉＮ
    膜を形成するＣＶＤプロセスであることを特徴とする請
    求項４０記載の絶縁膜形成方法。
  42. 【請求項４２】 前記サブプロセスの１つはＣＶＤ窒化
    酸化膜形成プロセスであることを特徴とする請求項３３
    記載の絶縁膜形成方法。
  43. 【請求項４３】 前記ＣＶＤ窒化酸化膜形成プロセス
    は、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、Ｎ2Ｏガス及びＮＨ3ガスを用い
    てＳｉＯＮ膜を形成するＣＶＤプロセスであることを特
    徴とする請求項４２記載の絶縁膜形成方法。
  44. 【請求項４４】 前記サブプロセスの１つはアニールプ
    ロセスであることを特徴とする請求項３３記載の絶縁膜
    形成方法。
  45. 【請求項４５】 前記アニールプロセスは、Ａｒガス又
    はＮ2ガスを用いることを特徴とする請求項４４記載の
    絶縁膜形成方法。
  46. 【請求項４６】 前記サブプロセスの１つはドーピング
    プロセスであることを特徴とする請求項３３記載の絶縁
    膜形成方法。
  47. 【請求項４７】 形成された前記絶縁膜がＳｉＯ2膜で
    ある場合において、前記ドーピングプロセスは、ＳｉＯ
    2膜にＮをドープするプロセスであることを特徴とする
    請求項４６記載の絶縁膜形成方法。
  48. 【請求項４８】 前記サブプロセスの１つは、形成され
    た前記絶縁膜に対する後処理プロセスであることを特徴
    とする請求項３３記載の絶縁膜形成方法。
  49. 【請求項４９】 前記後処理プロセスは、Ｈ2、Ａｒ、
    ＮＨ3、Ｎ2、Ｎ2０、Ｏ2のうち少なくとも１つのガスを
    用いることを特徴とする請求項４８記載の絶縁膜形成方
    法。
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JP2006339624A (ja) * 2005-05-30 2006-12-14 Hynix Semiconductor Inc フラッシュメモリ素子の製造方法
JP2012199555A (ja) * 2002-06-12 2012-10-18 Applied Materials Inc プラズマ窒化ゲート誘電層における窒素プロフィルを改善する方法

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