JPWO2020188632A1 - 半導体装置の製造方法、基板処理方法、プログラムおよび基板処理装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法、基板処理方法、プログラムおよび基板処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2020188632A1 JPWO2020188632A1 JP2021506800A JP2021506800A JPWO2020188632A1 JP WO2020188632 A1 JPWO2020188632 A1 JP WO2020188632A1 JP 2021506800 A JP2021506800 A JP 2021506800A JP 2021506800 A JP2021506800 A JP 2021506800A JP WO2020188632 A1 JPWO2020188632 A1 JP WO2020188632A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- supply
- processing
- amount
- products
- 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.)
- Granted
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 214
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 22
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 113
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 90
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 53
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 356
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 9
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 91
- 239000010408 film Substances 0.000 description 73
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 37
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 23
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 21
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 6
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008482 TiSiN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001745 non-dispersive infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N Oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- BUMGIEFFCMBQDG-UHFFFAOYSA-N dichlorosilicon Chemical compound Cl[Si]Cl BUMGIEFFCMBQDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 210000003254 palate Anatomy 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
- LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N trichloro(trichlorosilyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl LXEXBJXDGVGRAR-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
- C23C16/455—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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
処理室内の基板に対して、処理ガスの供給を開始する第1の工程と、
処理室から排気される副生成物の量を継続して測定する第2の工程と、
測定される副生成物の量が減衰する過程において、設定された閾値に達した場合に、処理ガスの供給を停止するよう制御する第3の工程と、
処理室内を排気する第4の工程と、
を有する技術が提供される。
以下に本開示の一実施形態について説明する。
基板処理装置10は、加熱手段(加熱機構、加熱系)としてのヒータ207が設けられた処理炉202を備える。ヒータ207は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられている。
半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、ウエハ200上に、例えばゲート電極を構成する金属膜を形成する工程の一例について、第1の実施形態として図4を用いて説明する。金属膜を形成する工程は、上述した基板処理装置10の処理炉202を用いて実行される。以下の説明において、基板処理装置10を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図1に示されているように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219はOリング220を介してアウタチューブ203の下端開口を閉塞した状態となる。
処理室201内が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ246によって真空排気される。この際、処理室201内の圧力は、圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づき、APCバルブ243がフィードバック制御される(圧力調整)。真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電量がフィードバック制御される(温度調整)。ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
(TiCl4ガス供給)
バルブ314を開き、ガス供給管310内に原料ガスであるTiCl4ガスを流す。TiCl4ガスは、MFC312により流量調整され、ノズル410のガス供給孔410aから処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してTiCl4ガスが供給される。このとき同時にバルブ514を開き、ガス供給管510内にN2ガス等の不活性ガスを流す。ガス供給管510内を流れたN2ガスは、MFC512により流量調整され、TiCl4ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ノズル420,430内へのTiCl4ガスの侵入を防止するために、バルブ524,534を開き、ガス供給管520,530内にN2ガスを流す。N2ガスは、ガス供給管320,330、ノズル420,430を介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
(副生成物量の測定)
上述の第1の工程における、ウエハ200に対してTiCl4ガスが供給され、排気管231から排気されている間、副生成物モニタ500により排気管231から排気される副生成物であるHClの量が継続して測定される。
(TiCl4ガス供給停止)
図5(A)及び図5(B)は、本開示の一実施形態における基板処理工程のTiCl4ガスの供給停止動作を説明するための図である。
(残留ガス除去)
そして、排気管231のAPCバルブ243は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくはTi含有層形成に寄与した後のTiCl4ガスやHCl等の反応副生成物を処理室201内から除去する。このときバルブ514,524,534は開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、処理室201内に残留する未反応もしくはTi含有層形成に寄与した後のTiCl4ガスや反応副生成物を処理室201内から除去する効果を高めることができる。
(NH3ガス供給)
処理室201内の残留ガスを除去した後、バルブ334を開き、ガス供給管330内に、反応ガスとしてNH3ガスを流す。NH3ガスは、MFC332により流量調整され、ノズル430のガス供給孔430aから処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このときウエハ200に対して、NH3ガスが供給される。このとき同時にバルブ534を開き、ガス供給管530内にN2ガスを流す。ガス供給管530内を流れたN2ガスは、MFC532により流量調整される。N2ガスはNH3ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ノズル410,420内へのNH3ガスの侵入を防止するために、バルブ514,524を開き、ガス供給管510,520内にN2ガスを流す。N2ガスは、ガス供給管310,320、ノズル410,420を介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。
(副生成物量の測定)
上述の第5の工程における、ウエハ200に対してNH3ガスが供給され、排気管231から排気されている間、副生成物モニタ500により排気管231から排気される副生成物であるHClの量が継続して測定される。
(NH3ガス供給停止)
そして、上述した第3の工程と同様に、コントローラ121は、副生成物モニタ500により測定される副生成物の量がピーク値P1から減衰する過程において、予め設定された閾値P2に達した場合に、ガス供給管330のバルブ334を閉じて、NH3ガスの供給を停止するように制御する。
(残留ガス除去)
そして、排気管231のAPCバルブ243は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくはTiN層形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。このときバルブ514,524,534は開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、処理室201内に残留する未反応もしくはTiN層形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する効果を高めることができる。
上記した第1の工程〜第8の工程を順に行うサイクルを1回以上(所定回数(n回))行うことにより、ウエハ200上に、所定の厚さのTiN膜を形成する。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
ガス供給管510,520,530のそれぞれからN2ガスを処理室201内へ供給し、排気管231から排気する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室201内が不活性ガスでパージされ、処理室201内に残留するガスや副生成物が処理室201内から除去される(アフターパージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、反応管203の下端が開口される。そして、処理済ウエハ200がボート217に支持された状態で反応管203の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。その後、処理済のウエハ200は、ボート217より取り出される(ウエハディスチャージ)。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を得ることができる。
(a)処理ガスの供給時間を必要以上に長くすることなく、膜中に含まれる副生成物の量を特性上問題無いレベルまで下げることができる。
(b)成膜中に発生し、成膜速度を低下させるHClを効率よく排出でき、成膜速度を上げることができる。
(c)抵抗率を低くすることができる。
(d)処理ガスの供給時間と成膜速度を監視しながら、処理ガスの供給時間を決定する場合と比較して、実験データを少なくすることができる。具体的には、処理ガスの供給時間と成膜速度を監視しながら、処理ガスの供給時間を決定する場合には、ウエハの表面積やチャージ枚数に応じた実験データが必要となるが、本実施形態によれば、実験データを必要としない。
(e)また、HCl発生量が多い条件で処理ガスの供給を停止すると、膜中Cl含有量が多くなり、抵抗値が高くなる課題があるが、本実施形態のように、予め設定された閾値を下回ってから処理ガスの供給を停止することで、表面積やチャージ枚数によらず、安定した膜質を得ることができる。
(f)また、閾値を任意に設定することにより異なる膜質を得ることができ、用途に応じて閾値を設定することが可能である。
次に、本開示の第2の実施形態について説明する。
[第1の工程]
(TiCl4ガス供給)
上述した第1の工程におけるTiCl4ガス供給ステップと同様の処理手順により、TiCl4ガスを処理室201内に供給する。このとき処理室201内に流しているガスはTiCl4ガスとN2ガスのみであり、TiCl4ガスの供給により、ウエハ200(表面の下地膜)上にTi含有層が形成される。
(副生成物量の測定)
上述した第2の工程と同様の処理手順により、副生成物の量が継続して測定される。
(TiCl4ガス供給停止)
そして、上述した第3の工程と同様の処理手順により、コントローラ121は、ガス供給管310のバルブ314を閉じて、TiCl4ガスの供給を停止するように制御する。
(残留ガス除去)
そして、上述した第4の工程と同様の処理手順により、処理室201内に残留する未反応もしくはTi含有層の形成に寄与した後のTiCl4ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。
(SiH4ガス供給)
処理室201内の残留ガスを除去した後、バルブ324を開き、ガス供給管320内に還元ガスであるSiH4ガスを流す。SiH4ガスは、MFC322により流量調整され、ノズル420のガス供給孔420aから処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、同時にバルブ524を開き、ガス供給管520内にN2ガス等の不活性ガスを流す。ガス供給管520内を流れたN2ガスは、MFC522により流量調整され、SiH4ガスと一緒に処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ノズル410,430内へのSiH4ガスの侵入を防止するために、バルブ514,534を開き、ガス供給管510,530内にN2ガスを流す。N2ガスは、ガス供給管310,330、ノズル410,430を介して処理室201内に供給され、排気管231から排気される。このとき、ウエハ200に対してSiH4ガスとN2ガスが同時に供給されることとなる。
(副生成物量の測定)
上述の第4の1の工程における、ウエハ200に対してSiH4ガスが供給され、排気管231から排気されている間、副生成物モニタ500により排気管231から排気される副生成物の量が継続して測定される。
(SiH4ガス供給停止)
そして、上述した第3の工程と同様に、コントローラ121は、副生成物モニタ500により測定される副生成物の量がピーク値P1から減衰する過程において、予め設定された閾値P2に達した場合に、ガス供給管320のバルブ324を閉じて、SiH4ガスの供給を停止するように制御する。
(残留ガス除去)
そして、排気管231のAPCバルブ243は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応もしくはTi含有層形成に寄与した後のSiH4ガスや反応副生成物を処理室201内から除去する。このときバルブ514,524,534は開いたままとして、N2ガスの処理室201内への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、処理室201内に残留する未反応もしくはTi含有層形成に寄与した後のSiH4ガスや反応副生成物を処理室201内から除去する効果を高めることができる。
(NH3ガス供給)
上述した第5の工程におけるNH3ガス供給ステップと同様の処理手順により、NH3ガスを処理室201内に供給する。このとき処理室201内に流しているガスはNH3ガスとN2ガスのみであり、NH3ガスの供給により、ウエハ200(表面の下地膜)上にTiN層が形成される。
(副生成物量の測定)
上述した第6の工程と同様の処理手順により、副生成物の量が継続して測定される。
(NH3ガス供給停止)
そして、上述した第7の工程と同様の処理手順により、ガス供給管330のバルブ334を閉じて、NH3ガスの供給を停止するように制御する。
(残留ガス除去)
そして、上述した第8の工程と同様の処理手順により、処理室201内に残留する未反応もしくはTiN層の形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。
上記した第1〜第4の工程、第4の1の工程、第4の2の工程、第4の3の工程、第4の4の工程、第5〜第8の工程を順に行うサイクルを1回以上(所定回数(n回))行うことにより、ウエハ200上に、所定の厚さのTiN膜を形成する。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。
本実施形態によれば、上述した実施形態による効果と同様の効果に加えて、TiCl4ガス供給後に発生したHClをSiH4と反応させ、反応管外へ排出させることができる。
図10は、表面積の異なるウエハ200に対して、TiCl4ガスを供給した際の、TiCl4ガス供給時間とHCl濃度の関係を示す図である。
なお、上記実施形態では、原料ガス及び反応ガスの供給をそれぞれ開始してから副生成物の量を測定して、副生成物の量が減衰して閾値に達した場合、又は測定される副生成物の量がピーク値となってから減衰して閾値まで下がる時間が予め設定された一定時間である所定時間を超えた場合に原料ガス及び反応ガスの供給を停止する場合について説明したが、これに限定されるものではない。原料ガス又は反応ガスの供給を開始してから副生成物の量を測定して、副生成物の量が減衰して閾値に達した場合、又は測定される副生成物の量がピーク値となってから減衰して閾値まで下がる時間が予め設定された一定時間である所定時間を超えた場合に原料ガス又は反応ガスの供給を停止する場合でも同様に本開示を適用可能である。
121 コントローラ
200 ウエハ(基板)
201 処理室
500 副生成物モニタ
Claims (16)
- 処理室内の基板に対して、処理ガスの供給を開始する第1の工程と、
前記処理室から排気される副生成物の量を継続して測定する第2の工程と、
測定される副生成物の量が減衰する過程において、設定された閾値に達した場合に、処理ガスの供給を停止するよう制御する第3の工程と、
前記処理室内を排気する第4の工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 前記閾値は、測定される副生成物の量のピーク値に基づいて設定される請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1,2,3,4の工程を含むレシピを記憶装置から読み出すと共に、
前記記憶装置から読み出されたレシピに対応する閾値を、レシピ毎に閾値が設定されたテーブルに基づいて設定する請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第3の工程では、測定される副生成物の量がピーク値となってから減衰して閾値まで下がる時間が所定時間を超えた場合に、処理ガスの供給を停止するよう制御する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記所定時間は、予め設定された一定時間である請求項4記載の半導体装置の製造方法。
- 前記所定時間は、処理ガスの供給を開始してから測定される副生成物の量がピーク値に達する時間の整数倍の時間である請求項4記載の半導体装置の製造方法。
- 前記処理室内の基板に対して、前記処理ガスと反応する反応ガスの供給を開始する第5の工程と、
前記処理室から排気される副生成物の量を継続して測定する第6の工程と、
測定される副生成物の量が減衰する過程において、設定された閾値に達した場合に、反応ガスの供給を停止するよう制御する第7の工程と、
前記処理室内を排気する第8の工程と、
をさらに有する請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1の工程から前記第3の工程までの前記処理ガスの供給を開始してから前記処理ガスの供給を停止するまでのガス供給時間を、1サイクル毎に設定してもよいし、複数サイクル毎に設定してもよいし、所定サイクル期間としてもよい請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 複数サイクル毎にガス供給時間を設定する場合には、前記第1の工程から前記第3の工程までの前記処理ガスの供給を開始してから前記処理ガスの供給を停止するまでのガス供給時間を用いて、複数サイクルを行う請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- サイクル毎に生成される副生成物の量が変化するレシピを用いる場合には、予めサイクル毎の副生成物の変化量を記憶装置に記憶し、前記記憶装置から読み出されたレシピに対応するサイクル毎のガス供給時間を用いる請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- 副生成物の量を測定する副生成物モニタの設定を、新たにレシピが開始されるタイミング、又はチャージ枚数が変更されたタイミングでリセットする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3の工程では、測定される副生成物の量に応じてガス供給流量、処理室内温度又は処理室内圧力を制御する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の工程では、他のガスの反応を阻害するガスの量を測定する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の工程では、反応管の排気口近傍に設けられた副生成物の量を測定する副生成物モニタを用いる請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板処理装置の処理室内の基板に対して、処理ガスの供給を開始させる第1の手順と、
前記処理室から排気される副生成物の量を継続して測定させる第2の手順と、
測定される副生成物の量が減衰する過程において、設定された閾値に達した場合に、処理ガスの供給を停止するよう制御させる第3の手順と、
前記処理室内を排気させる第4の手順と、
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が記録された記録媒体。 - 基板を処理する処理室と、
前記基板に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室を排気する排気系と、
前記処理室から排気される副生成物の量を測定する副生成物モニタと、
前記処理ガスの供給開始後、前記副生成物の量が減衰する過程において、設定された閾値に達した場合に、前記処理ガスの供給を停止するよう前記処理ガス供給系と、前記排気系と、前記副生成物モニタと、を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/010843 WO2020188632A1 (ja) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 半導体装置の製造方法、記録媒体および基板処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020188632A1 true JPWO2020188632A1 (ja) | 2021-12-02 |
JP7161603B2 JP7161603B2 (ja) | 2022-10-26 |
Family
ID=72520586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021506800A Active JP7161603B2 (ja) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 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 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7161603B2 (ja) |
TW (1) | TWI744759B (ja) |
WO (1) | WO2020188632A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56129325A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-09 | Fujitsu Ltd | Dry etching |
JP2003209103A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-25 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置および処理方法 |
JP2004103689A (ja) * | 2002-09-06 | 2004-04-02 | Horiba Ltd | 成膜装置および成膜方法 |
US20070134823A1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-14 | Taek-Seung Yang | Atomic layer deposition equipment and method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6109224B2 (ja) * | 2015-03-30 | 2017-04-05 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、プログラムおよび基板処理装置 |
JP6153975B2 (ja) * | 2015-08-07 | 2017-06-28 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理システム、プログラム、記録媒体および基板処理装置 |
JP5938506B1 (ja) * | 2015-09-17 | 2016-06-22 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理システム、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体 |
JP6333302B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2018-05-30 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
JP6479713B2 (ja) * | 2016-07-11 | 2019-03-06 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、プログラムおよび基板処理装置 |
-
2019
- 2019-03-15 JP JP2021506800A patent/JP7161603B2/ja active Active
- 2019-03-15 WO PCT/JP2019/010843 patent/WO2020188632A1/ja active Application Filing
- 2019-12-27 TW TW108148002A patent/TWI744759B/zh active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56129325A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-09 | Fujitsu Ltd | Dry etching |
JP2003209103A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-25 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置および処理方法 |
JP2004103689A (ja) * | 2002-09-06 | 2004-04-02 | Horiba Ltd | 成膜装置および成膜方法 |
US20070134823A1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-14 | Taek-Seung Yang | Atomic layer deposition equipment and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7161603B2 (ja) | 2022-10-26 |
TW202104654A (zh) | 2021-02-01 |
WO2020188632A1 (ja) | 2020-09-24 |
TWI744759B (zh) | 2021-11-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9238257B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, cleaning method, and substrate processing apparatus | |
US9773661B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium | |
KR101737215B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 | |
JP6647260B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム | |
US11621169B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, recording medium, and substrate processing apparatus | |
US20240093361A1 (en) | Vaporizer, processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device | |
JP6994483B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、プログラム、及び基板処理装置 | |
CN113227450A (zh) | 半导体器件的制造方法、衬底处理装置及程序 | |
US20220208557A1 (en) | Method of processing substrate, method of manufacturing semiconductor device, recording medium, and substrate processing apparatus | |
US20200411330A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium | |
JPWO2018181508A1 (ja) | 半導体装置の製造方法、クリーニング方法、基板処理装置およびプログラム | |
JP7307038B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、プログラム、基板処理装置および基板処理方法 | |
WO2020188632A1 (ja) | 半導体装置の製造方法、記録媒体および基板処理装置 | |
JP7079340B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、及びプログラム | |
TWI683347B (zh) | 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及記錄媒體 | |
JP7324740B2 (ja) | 基板処理方法、プログラム、基板処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
WO2022059170A1 (ja) | 半導体装置の製造方法、記録媒体及び基板処理装置 | |
JP7250152B2 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法、プログラム及び排ガス処理システム | |
WO2023042386A1 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及びコーティング方法 | |
JP2023023351A (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法 | |
TW202339054A (zh) | 基板處理裝置、基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及氣體供給單元 |
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: 20220712 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220905 |
|
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: 20220920 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221014 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7161603 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |