JPWO2009041219A1 - Sr−Ti−O系膜の成膜方法および記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の他の目的は、SrとTiを所望の比率にすることが可能なSr−Ti−O系膜の成膜方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、酸化剤が迅速に供給飽和点に到達することができ、所望のSrOを形成して良好なSr−Ti−O系膜を得ることができるSr−Ti−O系膜の成膜方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、これらの方法を実行させるプログラムが記憶された記憶媒体を提供することにある。
を含み、前記Sr−Ti−O系膜の成膜の際に、気体状のSr原料を前記処理容器内に導入して基板上にSrを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してSrを酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むSrO膜成膜段階と、気体状のTi原料を前記処理容器内に導入して基板上にTiを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してTi膜を酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むTiO膜成膜段階とを複数ずつ回行い、前記酸化剤としてO3およびH2Oを用いる、Sr−Ti−O系膜の成膜方法が提供される。
図1は、本発明に係るSr−Ti−O系膜の成膜方法の実施に用いることができる成膜装置の概略構成を示す断面図である。図1に示す成膜装置100は、例えばアルミニウムなどにより円筒状あるいは箱状に成形された処理容器1を有しており、処理容器1内には、被処理基板である半導体ウエハWが載置される載置台3が設けられている。載置台3は厚さ1mm程度の例えばカーボン素材、窒化アルミニウムなどのアルミニウム化合物等により構成される。
<第1の実施形態>
第1の実施形態においては、まず、ゲートバルブ38を開にして搬入出口39から、半導体ウエハWを処理容器1内に搬入し、載置台3上に載置する。載置台3はあらかじめ加熱ランプ32により放出され透過窓30を透過した熱線により加熱されており、その熱により半導体ウエハWを加熱する。そして、希釈ガス供給源55から希釈ガスとして例えばArガスを100〜800mL/sec(sccm)の流量で供給しつつ、図示しない真空ポンプにより排気口36および排気管37を介して処理容器1内を排気することにより処理容器1内の圧力を39〜665Pa程度に真空排気する。この際の半導体ウエハWの加熱温度は、例えば200〜400℃に設定される。
成膜の際にSr/Tiを適切な値にするためには、Sr原料、Ti原料、酸化剤の選定、流量、供給時間、シーケンスの少なくとも1つを調整することが挙げられる。
上記図1の装置において、ランプパワーを調節して、載置台の温度を成膜温度である320℃に設定し、搬送ロボットのアームを用いて処理容器内に200mmSiウエハを搬入し、Sr−Ti−O系膜を成膜した。Sr原料としてはSr(C5(CH3)5)2を用い、これを160℃に加熱した容器に保持し、Arガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。Ti原料としてはTi(OiPr)4を用い、これを45℃に加熱した容器に保持し、同様にArガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。また、酸化剤としては、O2ガスを500mL/min(sccm)、N2ガスを0.5mL/min(sccm)をオゾナイザーに通すことによって生成された180g/m3の濃度のO3を用いた。
第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様、まず、ゲートバルブ38を開にして搬入出口39から、半導体ウエハWを処理容器1内に搬入し、あらかじめ加熱ランプ32により加熱された載置台3上に載置し、半導体ウエハWを所定温度、例えば200〜400℃に加熱する。そして、希釈ガス供給源55から希釈ガスとして例えばArガスを100〜800mL/sec(sccm)の流量で供給しつつ、図示しない真空ポンプにより排気口36および排気管37を介して処理容器1内を排気することにより処理容器1内の圧力を6〜665Pa程度に真空排気する。そして、希釈用ガス、例えばArガスの流量を100〜500mL/sec(sccm)としつつ、処理容器1内の圧力を成膜圧力である13〜266Paに制御し、実際の成膜を開始する。
上記図1の装置において、ランプパワーを調節して、載置台の温度を成膜温度である320℃に設定し、搬送ロボットのアームを用いて処理容器内に200mmSiウエハを搬入し、Sr−Ti−O系膜を成膜した。Sr原料としてはSr(C5(CH3)5)2を用い、これを160℃に加熱した容器に保持し、Arガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。Ti原料としてはTi(OiPr)4を用い、これを45℃に加熱した容器に保持し、同様にArガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。また、酸化剤としては、O2ガスを500mL/min(sccm)、N2ガスを0.5mL/min(sccm)をオゾナイザーに通すことによって生成された180g/m3の濃度のO3を用いた。
第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様、まず、ゲートバルブ38を開にして搬入出口39から、半導体ウエハWを処理容器1内に搬入し、あらかじめ加熱ランプ32により加熱された載置台3上に載置し、半導体ウエハWを所定温度、例えば200〜400℃に加熱する。そして、希釈ガス供給源55から希釈ガスとして例えばArガスを100〜800mL/sec(sccm)の流量で供給しつつ、図示しない真空ポンプにより排気口36および排気管37を介して処理容器1内を排気することにより処理容器1内の圧力を39〜665Pa程度に真空排気する。そして、希釈用ガス、例えばArガスの流量を100〜500mL/sec(sccm)としつつ、処理容器1内の圧力を成膜圧力である39〜266Paに制御し、実際の成膜を開始する。
図9は、Sr原料としてSr(C5(CH3)5)2を用い、Ti原料としてTi(OiPr)4を用いた場合における、各原料のドーズ時間とSrO膜およびTiO膜の単膜の厚さとの関係を示す図である。この図に示すように、各原料は5sec程度で飽和しているが、膜厚はTiO膜よりSrO膜のほうが厚くなる。なお、このときのウエハ温度は290℃とした。
シーケンスに関しては、典型的にはSrO膜成膜段階とTiO膜成膜段階とを交互に繰り返すALDの手法が採られる。
本実施形態の具体的なシーケンスは、図13に示すようになる。
上記図1の装置において、ランプパワーを調節して、載置台の温度を成膜温度である320℃に設定し、搬送ロボットのアームを用いて処理容器内に200mmSiウエハを搬入し、Sr−Ti−O系膜を成膜した。Sr原料としてはSr(C5(CH3)5)2を用い、これを160℃に加熱した容器に保持し、Arガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。Ti原料としてはTi(OiPr)4を用い、これを40℃に加熱した容器に保持し、同様にArガスをキャリアガスとしてバブリング法で処理容器に供給した。また、酸化剤としては、H2Oを40℃に加熱し、50℃に加熱した高温マスフローコントローラにて流量制御したものと、O2ガスを500mL/min(sccm)、N2ガスを0.5mL/min(sccm)をオゾナイザーに通すことによって生成された180g/m3の濃度のO3を用いた。
例えば、以上の成膜装置においては、バブリングによる原料供給を行う処理ガス供給機構50を用いたが、それに代えて図14に示すような気化器を用いた原料供給を行う処理ガス供給機構50′を用いることもできる。処理ガス供給機構50′は、Sr原料を溶剤に溶解させた状態で貯留するSr原料貯留部52′と、Ti原料を溶剤に溶解させた状態で貯留するTi原料貯留部53′と、酸化剤を供給する酸化剤供給源54′と、Sr原料およびTi原料を気化させる気化器101とを有している。Sr原料貯留部52′から気化器101までは配管102が設けられており、Ti原料貯留部53′から気化器101までは配管103が設けられている。Sr原料貯留部52′およびTi原料貯留部53′から液体が圧送ガスまたはポンプ等によって気化器101に供給される。配管102には流量制御器としての液体マスフローコントローラ(LMFC)104とその前後の開閉バルブ105,106が設けられている。また、配管103には液体マスフローコントローラ(LMFC)107とその前後の開閉バルブ108,109が設けられている。Sr原料貯留部52′、Ti原料貯留部53′には、それぞれヒータ76′、77′が設けられている。そして、Sr原料貯留部52′に貯留された、溶媒に溶解された状態のSr原料、およびTi原料貯留部53′に貯留された、溶媒に溶解された状態のTi原料は、これらヒータ76′、77′で所定の温度に加熱され、ポンプやガス圧送等により液体の状態で気化器101に供給されるようになっている。なお、図示してはいないが、Sr原料やTi原料を通流する配管にもヒータが設けられている。
Claims (14)
- 基板上にSr−Ti−O系膜を成膜するSr−Ti−O系膜の成膜方法であって、
処理容器内に基板を配置することと、
基板を加熱することと、
基板を加熱したまま、膜中のSrとTiの比率Sr/Tiが原子数比で1.2以上3以下になるように、前記処理容器内に気体状のTi原料、気体状のSr原料、および気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入して基板上にSr−Ti−O系膜を成膜することと、
成膜後の基板を0.001%以上80%以下のO2を含有する雰囲気中、500℃以上でアニールすることと
を含むSr−Ti−O系膜の成膜方法。 - 膜中のSrとTiの比率Sr/Tiが原子数比で1.4以上1.9以下になるようにして成膜する、請求項1に記載のSr−Ti−O系膜の成膜方法。
- 前記Sr−Ti−O系膜の成膜の際に、
気体状のSr原料を前記処理容器内に導入して基板上にSrを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してSrを酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むSrO膜成膜段階と、
気体状のTi原料を前記処理容器内に導入して基板上にTiを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してTi膜を酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むTiO膜成膜段階とを
複数回ずつ行う、請求項1に記載のSr−Ti−O系膜の成膜方法。 - 前記SrO膜成膜段階と前記TiO膜成膜段階とを、前記SrO膜成膜段階同士が複数回続けて行われるようなシーケンスを含むようにして複数回行う、請求項3に記載のSr−Ti−O系膜の成膜方法。
- 基板上にSr−Ti−O系膜を成膜するSr−Ti−O系膜の成膜方法であって、
処理容器内に基板を配置することと、
基板を加熱することと、
基板を加熱したまま、前記処理容器内に気体状のTi原料、気体状のSr原料、および気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入して基板上にSr−Ti−O系膜を成膜することと
を含み、
前記Sr−Ti−O系膜の成膜の際に、
気体状のSr原料を前記処理容器内に導入して基板上にSrを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してSrを酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むSrO膜成膜段階と、
気体状のTi原料を前記処理容器内に導入して基板上にTiを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してTi膜を酸化させることと、これらの後に前記処理容器内をパージすることとを含むTiO膜成膜段階とを、
SrO膜成膜段階同士またはTiO膜成膜段階同士またはこれら両方が複数回続けて行われるようなシーケンスを含むようにして複数回ずつ行う、Sr−Ti−O系膜の成膜方法。 - 前記SrO膜成膜段階を複数回行った後、前記TiO膜成膜段階を複数回行うセットを複数回繰り返す、請求項5に記載のSr−Ti−O系膜の成膜方法。
- 前記SrO膜成膜段階を2回行った後、前記TiO膜成膜段階を2回行うセットを複数回繰り返す、請求項6に記載のSr−Ti−O系膜の成膜方法。
- 基板上にSr−Ti−O系膜を成膜するSr−Ti−O系膜の成膜方法であって、
処理容器内に基板を配置することと、
基板を加熱することと、
基板を加熱したまま、前記処理容器内に気体状のTi原料、気体状のSr原料、および気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入して基板上にSr−Ti−O系膜を成膜することと
を含み、
前記Sr−Ti−O系膜の成膜の際に、
気体状のSr原料を前記処理容器内に導入して基板上にSrを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してSrを酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むSrO膜成膜段階と、
気体状のTi原料を前記処理容器内に導入して基板上にTiを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してTi膜を酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むTiO膜成膜段階と
を複数ずつ回行い、
前記酸化剤としてO3およびH2Oを用いる、Sr−Ti−O系膜の成膜方法。 - 前記Sr原料は、シクロペンタジエニル基を有するSr化合物である、請求項8に記載のSr−Ti−O系膜の成膜方法。
- 前記シクロペンタジエニル基を有するSr化合物は、Sr(C5(CH3)5)2である、請求項9に記載のSr−Ti−O系膜の成膜方法。
- 前記酸化剤のうちH2OがSrとシクロペンタジエニル基とを切断する機能を有し、O3がSrOを形成する機能を有する、請求項9に記載のSr−Ti−O系膜の成膜方法。
- コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、
基板上にSr−Ti−O系膜を成膜するSr−Ti−O系膜の成膜方法であって、
処理容器内に基板を配置することと、
基板を加熱することと、
基板を加熱したまま、膜中のSrとTiの比率Sr/Tiが原子数比で1.2以上3以下になるように、前記処理容器内に気体状のTi原料、気体状のSr原料、および気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入して基板上にSr−Ti−O系膜を成膜することと、
成膜後の基板を0.001%以上80%以下のO2を含有する雰囲気中、500℃以上でアニールすることと
を含むSr−Ti−O系膜の成膜方法
が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させる記憶媒体。 - コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、
基板上にSr−Ti−O系膜を成膜するSr−Ti−O系膜の成膜方法であって、
処理容器内に基板を配置することと、
基板を加熱することと、
基板を加熱したまま、前記処理容器内に気体状のTi原料、気体状のSr原料、および気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入して基板上にSr−Ti−O系膜を成膜することと
を含み、
前記Sr−Ti−O系膜の成膜の際に、
気体状のSr原料を前記処理容器内に導入して基板上にSrを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してSrを酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むSrO膜成膜段階と、
気体状のTi原料を前記処理容器内に導入して基板上にTiを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してTi膜を酸化させることと、これらの後に前記処理容器内をパージすることとを含むTiO膜成膜段階とを、
SrO膜成膜段階同士またはTiO膜成膜段階同士またはこれら両方が複数回続けて行われるようなシーケンスを含むようにして複数回ずつ行う、Sr−Ti−O系膜の成膜方法
が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させる記憶媒体。 - コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、
基板上にSr−Ti−O系膜を成膜するSr−Ti−O系膜の成膜方法であって、
処理容器内に基板を配置することと、
基板を加熱することと、
基板を加熱したまま、前記処理容器内に気体状のTi原料、気体状のSr原料、および気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入して基板上にSr−Ti−O系膜を成膜することと
を含み、
前記Sr−Ti−O系膜の成膜の際に、
気体状のSr原料を前記処理容器内に導入して基板上にSrを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してSrを酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むSrO膜成膜段階と、
気体状のTi原料を前記処理容器内に導入して基板上にTiを吸着させることと、気体状の酸化剤を前記処理容器内に導入してTi膜を酸化させることと、これらの後に処理容器内をパージすることとを含むTiO膜成膜段階と
を複数ずつ回行い、
前記酸化剤としてO3およびH2Oを用いる、Sr−Ti−O系膜の成膜方法
が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させる記憶媒体。
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