KR101356445B1 - 종형 성막 장치, 그의 사용 방법 및 기억 매체 - Google Patents
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Abstract
종형 성막 장치의 사용 방법은, 제품용 피(被)처리체가 존재하지 않는 상태의 처리 용기 내에서 처리 용기의 내벽을 코팅막으로 피복하는 코팅 처리를 행하고, 다음으로 제품용 피처리체를 보지(保持; holding)한 상태의 보지 부재가 수납된 처리 용기 내에서 제품용 피처리체 상에 소정의 막을 형성하는 성막 처리를 행한다. 코팅 처리에서는, 처리 용기 내에 제1 및 제2 처리 가스를 교대로, 또한 모두 플라즈마화하지 않고 공급한다. 성막 처리에서는, 처리 용기 내에 제1 및 제2 처리 가스를 교대로, 또한 이들의 적어도 한쪽을 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화하면서 공급한다.
Description
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피(被)처리체에 실리콘 질화막(SiN막) 등의 박막을 성막시키는 종형(vertical)의 배치식(batch type) 성막 장치, 그의 사용 방법 및 기억 매체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 처리 용기 내의 금속 오염(metal contamination)을 저감하는 반도체 처리 기술에 관한 것이다. 여기에서, 반도체 처리란, 반도체 웨이퍼나 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 FPD(Flat Panel Display)용의 유리 기판 등의 피처리체 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정 패턴으로 형성함으로써, 당해 피처리체 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 여러 가지의 처리를 의미한다.
반도체 디바이스의 제조 시퀀스에 있어서는, 실리콘 웨이퍼로 대표되는 반도체 웨이퍼에 대하여 실리콘 질화막 등의 박막을 성막하는 성막 처리가 존재한다. 이러한 성막 처리에 있어서는, 복수의 반도체 웨이퍼에 대하여 일괄하여 화학 증착법(CVD)에 의해 성막시키는 종형의 배치식 열처리 장치가 자주 이용된다.
최근, 반도체 디바이스의 미세화·고(高)집적화의 진전에 수반하여, 양질의 실리콘 질화막 등의 박막이 요구되게 되었다. 양질의 박막이 실현 가능한 기술로서, Si 소스 가스(source gas)와 질화 가스를 교대로 공급하면서 원자층 수준, 또는 분자층 수준에서 교대로 반복 성막하는 ALD(atomic layer deposition)에 의해 SiN막을 성막하는 기술이 제안되고 있다. 예를 들면, Si 소스(source)로서 흡착성이 양호한 디클로로실란(DCS； SiH2Cl2)이 사용되고, 질화 가스로서 암모니아(NH3)를 플라즈마화한 것이 사용된다.
이러한 종형의 배치식 열처리 장치에서는 처리 용기나 웨이퍼 보트 등에 석영이 이용되고 있다. 성막 처리를 반복한 후, 반응 생성물 제거를 위해 클리닝 처리를 행한다. 또한, 다음의 성막 처리 전에 코팅 처리를 행하고, 처리 용기의 내벽이나 웨이퍼 보트 등의 표면을 제품막(성막 처리에 의해 웨이퍼 상에 형성되는 생성물막을 의미함)과 동일한 재료의 코팅막으로 피복한다. 이것은, 이들 부재(석영제)로부터의 파티클(particle)이나 Na 등의 오염물 등이 비산(scattering)하여 제품막을 오염시키는 것을 억제하기 위한 것이다. 플라즈마 ALD에 의해 제품막의 성막을 행하는 성막 장치에 있어서는, 종래 이 코팅 처리에 대해서도 제어의 간이성이나 수율을 올리기 위해 플라즈마 ALD에 의해 행하고 있다(국제공개 제WO2004/044970호(특허문헌 1)).
그러나, 상기 특허문헌 1의 기술을 사용한 경우, 코팅 처리 후의 성막 처리에서 형성된 제품막에 발생하는 Na 오염에 대해서, 더욱더 엄격해지는 요구를 만족시키는 것이 어렵다. 이러한 문제를 해소하기 위해 코팅시에 플라즈마를 이용하지 않고, DCS 가스와 NH3 가스를 동시에 흘리는 서멀(thermal) CVD를 이용하는 기술이 제안되고 있다(국제공개 제WO2007/111348호(특허문헌 2)).
그러나, 본 발명자들에 의하면, 서멀 CVD로 코팅 처리를 행하면, 처리 용기 내의 저온부, 예를 들면 저부(bottom)의 근방에서 코팅막의 두께가 불충분해져, Na 오염을 충분히 방지할 수 없는 것이 발견되었다. 이 경우, 코팅막이 얇은 부분에서, 성막 처리시의 플라즈마에 의해 처리 용기 내의 석영 부재가 스퍼터(sputter)되어, Na 등의 오염물 등이 비산한다.
본 발명은, 플라즈마 ALD에 의해 형성되는 제품막 중의 Na 농도를 안정되게 낮게 할 수 있는 종형의 배치식 성막 장치, 그의 사용 방법 및 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 시점은, 종형 성막 장치의 사용 방법으로서, 상기 성막 장치는 진공 보지(保持; holding) 가능한 종형의 처리 용기와, 복수의 피처리체를 다단으로 보지한 상태에서 상기 처리 용기 내에 보지하는 보지 부재와, 상기 처리 용기의 외주에 형성된 상기 피처리체를 가열하는 히터와, 상기 처리 용기 내에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와, 상기 처리 용기 내에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와, 상기 처리 용기에 부착된 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 생성계와, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계를 구비하고, 상기 방법은 제품용 피처리체가 존재하지 않는 상태의 상기 처리 용기 내에서 상기 처리 용기의 내벽을 코팅막으로 피복하는 코팅 처리를 행하는 것과, 여기에서 상기 처리 용기 내의 온도를 코팅 온도로 설정하고, 상기 처리 용기 내에 상기 제1 및 제2 처리 가스를 교대로, 또한 모두 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화하지 않고 공급하여, 상기 제1 및 제2 처리 가스 간의 반응에 의해 상기 코팅막을 형성하는 것과, 다음으로 상기 제품용 피처리체를 보지한 상태의 상기 보지 부재가 수납된 상기 처리 용기 내에서 상기 제품용 피처리체 상에 소정의 막을 형성하는 성막 처리를 행하는 것과, 여기에서 상기 처리 용기 내의 온도를 상기 코팅 온도보다도 낮은 성막 온도로 설정하고, 상기 처리 용기 내에 상기 제1 및 제2 처리 가스를 교대로, 또한 이들의 적어도 한쪽을 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화하면서 공급하여, 상기 제1 및 제2 처리 가스 간의 반응에 의해 상기 소정의 막을 형성하는 것을 구비한다.
본 발명의 제2 시점은 종형 성막 장치로서, 진공 보지 가능한 종형의 처리 용기와, 복수의 피처리체를 다단으로 보지한 상태에서 상기 처리 용기 내에 보지하는 보지 부재와, 상기 처리 용기의 외주에 형성된 상기 피처리체를 가열하는 히터와, 상기 처리 용기 내에 제1 처리 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와, 상기 처리 용기 내에 제2 처리 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와, 상기 처리 용기에 부착된 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 생성계와, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와, 상기 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 제품용 피처리체가 존재하지 않는 상태의 상기 처리 용기 내에서 상기 처리 용기의 내벽을 코팅막으로 피복하는 코팅 처리를 행하는 것과, 여기에서 상기 처리 용기 내의 온도를 코팅 온도로 설정하고, 상기 처리 용기 내에 상기 제1 및 제2 처리 가스를 교대로, 또한 모두 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화하지 않고 공급하여, 상기 제1 및 제2 처리 가스 간의 반응에 의해 상기 코팅막을 형성하는 것과, 다음으로 상기 제품용 피처리체를 보지한 상태의 상기 보지 부재가 수납된 상기 처리 용기 내에서 상기 제품용 피처리체 상에 소정의 막을 형성하는 성막 처리를 행하는 것과, 여기에서 상기 처리 용기 내의 온도를 상기 코팅 온도보다도 낮은 성막 온도로 설정하고, 상기 처리 용기 내에 상기 제1 및 제2 처리 가스를 교대로, 또한 이들의 적어도 한쪽을 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화하면서 공급하여, 상기 제1 및 제2 처리 가스 간의 반응에 의해 상기 소정의 막을 형성하는 것을 구비하는 시퀀스를 실행한다.
본 발명의 제3 시점은, 컴퓨터상에서 동작하고, 종형 성막 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 비(非)일시적 기억 매체로서, 상기 프로그램은 실행시에 상기 제1 시점의 사용 방법이 행해지도록, 컴퓨터에 상기 종형 성막 장치를 제어시킨다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 반도체 처리용 종형의 배치식 성막 장치의 일 예를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 성막 장치의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 장치의 사용 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는 도 3에 나타내는 방법으로 이루어지는 성막 처리에 있어서의 가스 공급 타이밍(timing)을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는 도 3에 나타내는 방법으로 이루어지는 코팅 처리에 있어서의 가스 공급 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6은 플라즈마 ALD, 서멀 CVD, 서멀 ALD, 단기 서멀 ALD의 코팅 처리를 행한 후, 플라즈마 ALD에 의해 웨이퍼 상에 SiN 제품막을 형성한 실험에 있어서의, 하부 웨이퍼 상의 SiN 제품막 중의 Na 함유량을 나타내는 그래프이다.
도 7은 플라즈마 ALD 및 서멀 ALD로 형성한 SiN막 중의 Cl 함유량을 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1에 나타내는 성막 장치의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 장치의 사용 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는 도 3에 나타내는 방법으로 이루어지는 성막 처리에 있어서의 가스 공급 타이밍(timing)을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는 도 3에 나타내는 방법으로 이루어지는 코팅 처리에 있어서의 가스 공급 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6은 플라즈마 ALD, 서멀 CVD, 서멀 ALD, 단기 서멀 ALD의 코팅 처리를 행한 후, 플라즈마 ALD에 의해 웨이퍼 상에 SiN 제품막을 형성한 실험에 있어서의, 하부 웨이퍼 상의 SiN 제품막 중의 Na 함유량을 나타내는 그래프이다.
도 7은 플라즈마 ALD 및 서멀 ALD로 형성한 SiN막 중의 Cl 함유량을 나타내는 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하에, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 반도체 처리용 종형의 배치식 성막 장치의 일 예를 나타내는 종단면도이고, 도 2는 도 1에 나타내는 성막 장치의 횡단면도이다. 또한, 도 2에 있어서는 가열 기구를 생략하고 있다.
성막 장치(100)는, 하단이 개구되고, 또한 상부가 폐색된 원통체 형상의 처리 용기(1)를 갖고 있다. 이 처리 용기(1)의 전체는, 예를 들면, 석영에 의해 형성되어 있고, 이 처리 용기(1) 내의 상단부 근방에는 석영제의 천정판(2)이 형성되어 그의 하측 영역이 봉지(seal)되어 있다. 또한, 이 처리 용기(1)의 하단 개구부에는, 예를 들면 스테인리스 스틸에 의해 원통체 형상으로 성형된 매니폴드(manifold; 3)가 O 링 등의 시일 부재(4)를 개재하여 연결되어 있다.
상기 매니폴드(3)는 처리 용기(1)의 하단을 지지하고 있고, 이 매니폴드(3)의 하방으부터 피처리체로서 다수매, 예를 들면 50∼100매의 반도체 웨이퍼(W)를 다단으로 재치 가능한 석영제의 웨이퍼 보트(5)가 처리 용기(1) 내에 삽입 가능하게 되어 있다. 이 웨이퍼 보트(5)는 3개의 지주(6)를 갖고(도 2 참조), 지주(6)에 형성된 홈에 의해 다수매의 반도체 웨이퍼(W)가 지지되도록 되어 있다.
이 웨이퍼 보트(5)는, 석영제의 보온통(7)을 개재하여 테이블(8) 상에 올려놓여져 있고, 이 테이블(8)은, 매니폴드(3)의 하단 개구부를 개폐하는, 예를 들면 스테인리스 스틸제의 덮개부(9)를 관통하는 회전축(10) 상에 지지된다.
그리고, 이 회전축(10)의 관통부에는, 예를 들면 자성 유체 시일(magnetic fluid seal; 11)이 형성되어 있어, 회전축(10)을 기밀하게 시일하면서 회전 가능하게 지지하고 있다. 또한, 덮개부(9)의 주변부와 매니폴드(3)의 하단부와의 사이에는, 예를 들면 O 링으로 이루어지는 시일 부재(12)가 개설(interpose)되어 있어, 이에 따라 처리 용기(1) 내의 시일성을 보지하고 있다.
상기의 회전축(10)은, 예를 들면 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(도시하지 않음)에 지지된 아암(arm; 13)의 선단에 부착되어 있고, 웨이퍼 보트(5) 및 덮개부(9) 등을 일체적으로 승강하여 처리 용기(1) 내에 대하여 삽탈(attachable)되도록 되어 있다. 또한, 상기 테이블(8)을 상기 덮개부(9)측에 고정하여 형성하고, 웨이퍼 보트(5)를 회전시키는 일 없이 반도체 웨이퍼(W)의 처리를 행하도록 해도 좋다.
또한, 성막 장치(100)는, 처리 용기(1) 내에 질화 가스로서 이용되는 질소 함유 가스, 예를 들면 암모니아(NH3) 가스를 공급하는 질소 함유 가스 공급 기구(14)와, 처리 용기(1) 내에 Si 소스 가스, 예를 들면 디클로로실란(DCS) 가스를 공급하는 Si 소스 가스 공급 기구(15)와, 처리 용기(1) 내에 퍼지(purge) 가스로서, 불활성 가스, 예를 들면 질소(N2) 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 기구(16)와, 처리 용기(1) 내에 클리닝 가스, 예를 들면 HF 가스나 F2 가스 등의 불소 함유 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급 기구(41)를 갖고 있다.
질소 함유 가스 공급 기구(14)는, 질소 함유 가스 공급원(17)과, 질소 함유 가스 공급원(17)으로부터 질소 함유 가스를 인도하는 가스 배관(18)과, 이 가스 배관(18)에 접속되고, 매니폴드(3)의 측벽을 내측으로 관통하여 상방향으로 굴곡되어 수직으로 연장되는 석영관으로 이루어지는 가스 분산 노즐(19)을 갖고 있다. 가스 분산 노즐(19)의 수직 부분에는, 웨이퍼 보트(5)의 웨이퍼 지지 범위에 대응하는 상하 방향의 길이에 걸쳐 복수의 가스 토출공(19a)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 각 가스 토출공(19a)으로부터 수평 방향으로 처리 용기(1)를 향하여 대략 균일하게 질소 함유 가스, 예를 들면 NH3 가스를 토출할 수 있다.
Si 소스 가스 공급 기구(15)는, Si 소스 가스 공급원(20)과, Si 소스 가스 공급원(20)으로부터 Si 소스 가스를 인도하는 가스 배관(21)과, 이 가스 배관(21)에 접속되고, 매니폴드(3)의 측벽을 내측으로 관통하여 상방향으로 굴곡되어 수직으로 연장되는 석영관으로 이루어지는 가스 분산 노즐(22)을 갖고 있다. 여기에서는 Si 소스 가스의 가스 분산 노즐(22)이 2개 형성되어 있다(도 2 참조). 각 가스 분산 노즐(22)의 수직 부분에도, 웨이퍼 보트(5)의 웨이퍼 지지 범위에 대응하는 상하 방향의 길이에 걸쳐 복수의 가스 토출공(22a)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 각 가스 토출공(22a)으로부터 수평 방향으로 처리 용기(1) 내에 대략 균일하게 Si 소스 가스, 예를 들면 DCS 가스를 토출할 수 있다. 또한, Si 소스 가스의 가스 분산 노즐(22)은 1개뿐이라도 좋다.
퍼지 가스 공급 기구(16)는 퍼지 가스 공급원(23)과, 퍼지 가스 공급원(23)으로부터 퍼지 가스를 인도하는 가스 배관(24)과, 이 가스 배관(24)에 접속되고, 매니폴드(3)의 측벽을 관통하여 형성된 짧은 석영관으로 이루어지는 가스 노즐(25)을 갖고 있다. 퍼지 가스로서는 불활성 가스, 예를 들면 N2 가스를 매우 적합하게 이용할 수 있다.
클리닝 가스 공급 기구(41)는 클리닝 가스 공급원(42)과, 클리닝 가스 공급원(42)으로부터 연장되는 가스 배관(43)을 갖고 있다. 가스 배관(43)은 도중에 분기(fork)되어, 가스 배관(18) 및 가스 배관(21)에 접속되어 있다.
가스 배관(18, 21, 24, 43)에는 각각 개폐 밸브(18a, 21a, 24a, 43a) 및 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(18b, 21b, 24b, 43b)가 형성되어 있다. 이에 따라, 질소 함유 가스, Si 소스 가스, 퍼지 가스 및 클리닝 가스를 각각 유량 제어하면서 공급할 수 있다.
상기 처리 용기(1)의 측벽 일부에는, 질화 가스로서 이용되는 질소 함유 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구(30)가 형성되어 있다. 이 플라즈마 생성 기구(30)는, 상기 처리 용기(1)의 측벽을 상하 방향을 따라서 소정의 폭으로 깎아냄으로써 상하로 가늘고 길게 형성된 개구(31)를 그의 외측으로부터 덮도록 하여 처리 용기(1)의 외벽에 기밀하게 용접된 플라즈마 구획벽(32)을 갖고 있다. 플라즈마 구획벽(32)은, 단면이 오목부 형상을 이루어 상하로 가늘고 길게 형성되고, 예를 들면 석영으로 형성되어 있다.
또한, 플라즈마 생성 기구(30)는, 이 플라즈마 구획벽(32)의 양측벽 외면에 상하 방향을 따라서 서로 대향하도록 하여 배치된 가늘고 긴 한 쌍의 플라즈마 전극(33)과, 이 플라즈마 전극(33)에 급전 라인(34)을 개재하여 접속되고 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원(35)을 갖고 있다. 그리고, 상기 플라즈마 전극(33)에 고주파 전원(35)으로부터, 예를 들면 13.56MHz의 고주파 전압을 인가함으로써 질소 함유 가스의 플라즈마를 발생할 수 있다. 또한, 이 고주파 전압의 주파수는 13.56MHz로 한정되지 않고, 다른 주파수, 예를 들면 400kHz 등을 이용해도 좋다.
상기와 같은 플라즈마 구획벽(32)을 형성함으로써, 처리 용기(1)의 측벽 일부가 오목부 형상으로서 외측으로 움푹 파인 상태가 되고, 플라즈마 구획벽(32)의 내부 공간이 처리 용기(1)의 내부 공간에 일체적으로 연통(communication)된 상태가 된다. 또한, 플라즈마 구획벽(32)의 내부 공간 및 개구(31)는, 웨이퍼 보트(5)에 보지되어 있는 모든 반도체 웨이퍼(W)를 높이 방향에 있어서 커버할 수 있도록 상하 방향으로 충분히 길게 형성되어 있다.
질소 함유 가스의 가스 분산 노즐(19)은, 처리 용기(1) 내를 상방향으로 신장해 가는 도중에 처리 용기(1)의 반경 방향 바깥쪽으로 굴곡되고, 상기 플라즈마 구획벽(32) 내의 가장 안쪽의 부분(처리 용기(1)의 중심으로부터 가장 떨어진 부분)을 따라서 상방을 향하여 기립되어 있다. 이 때문에, 고주파 전원(35)이 온(on)되어 양(兩) 플라즈마 전극(33) 간에 고주파 전계(electric field)가 형성되었을 때에, 가스 분산 노즐(19)의 가스 토출공(19a)으로부터 분사된 질소 함유 가스, 예를 들면 NH3 가스가 플라즈마화되어 처리 용기(1)의 중심을 향하여 확산되면서 흐른다.
상기 플라즈마 구획벽(32)의 외측에는, 이를 덮도록 하여, 예를 들면 석영으로 이루어지는 절연 보호 커버(36)가 부착되어 있다. 또한, 이 절연 보호 커버(36)의 내측 부분에는, 도시하지 않은 냉매 통로가 형성되어 있고, 예를 들면 냉각된 질소 가스를 흘림으로써 상기 플라즈마 전극(33)을 냉각시킬 수 있게 되어 있다.
Si 소스 가스의 2개의 가스 분산 노즐(22)은, 처리 용기(1) 내측벽의 상기 개구(31)를 사이에 끼우는 위치에 기립하여 형성되어 있다. 이 가스 분산 노즐(22)에 형성된 복수의 가스 토출공(22a)으로부터 처리 용기(1)의 중심 방향을 향하여 Si 소스 가스, 예를 들면 DCS 가스를 토출할 수 있다.
한편, 처리 용기(1) 개구(31)의 반대측 부분에는, 처리 용기(1) 내를 진공 배기하기 위한 배기구(37)가 형성되어 있다. 이 배기구(37)는 처리 용기(1)의 측벽을 상하 방향으로 깎아냄으로써 가늘고 길게 형성되어 있다. 처리 용기(1)의 이 배기구(37)에 대응하는 부분에는, 배기구(37)를 덮도록 단면이 コ자 형상으로 성형된 배기구 커버 부재(38)가 용접에 의해 부착되어 있다. 이 배기구 커버 부재(38)는, 처리 용기(1)의 측벽을 따라서 상방으로 신장되어 있고, 처리 용기(1)의 상방에 가스 출구(39)를 규정하고 있다. 그리고, 이 가스 출구(39)로부터 진공 펌프 등을 포함하는 진공 배기 기구(VEM)에 의해 진공 흡인된다. 또한, 이 처리 용기(1)의 외주를 둘러싸도록 하여 이 처리 용기(1) 및 그의 내부의 반도체 웨이퍼(W)를 가열하는 케이스체 형상의 가열 기구(40)가 형성되어 있다.
성막 장치(100) 각 구성부의 제어, 예를 들면 개폐 밸브(18a, 21a, 24a, 43a)의 개폐에 의한 각 가스의 공급·정지, 매스 플로우 컨트롤러(18b, 21b, 24b, 43b)에 의한 가스 유량의 제어, 진공 배기 기구에 의한 배기 제어 및 고주파 전원(35)의 온·오프(on·off) 제어, 가열 기구(40)의 제어에 의한 반도체 웨이퍼(W)의 온도 제어 등은, 예를 들면 마이크로 프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 컨트롤러(50)에 의해 행해진다. 컨트롤러(50)에는, 오퍼레이터가 성막 장치(100)를 관리하기 위해 커맨드(command)의 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 성막 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스(51)가 접속되어 있다.
컨트롤러(50)에는 기억부(52)가 접속되어 있다. 기억부(52)에는, 성막 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 컨트롤러(50)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 성막 장치(100)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 레시피가 격납된다. 레시피는, 예를 들면 기억부(52) 중의 기억 매체에 기억된다. 기억 매체는, 하드 디스크나 반도체 메모리 등의 고정형(stationary)의 것이라도 좋고, CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 등의 가반성(portable)의 것이라도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예를 들면 전용 회선을 개재하여 레시피를 적절히 전송시키도록 해도 좋다.
그리고, 레시피는 필요에 따라서 유저 인터페이스(51)로부터의 지시 등으로 기억부(52)로부터 읽혀지고, 읽혀진 레시피에 따른 처리를 컨트롤러(50)가 실행함으로써, 성막 장치(100)는 컨트롤러(50)의 제어 아래 원하는 처리가 실시된다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 성막 장치를 이용하여 행해지는 본 실시 형태에 따른 장치의 사용 방법에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 장치의 사용 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 4는, 도 3에 나타내는 방법으로 이루어지는 성막 처리에 있어서의 가스 공급 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다. 도 5는, 도 3에 나타내는 방법으로 이루어지는 코팅 처리에 있어서의 가스 공급 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.
본 실시 형태에 있어서는, 성막 처리에 앞서 행해지는 코팅 처리(처리 1), 웨이퍼에 SiN막을 성막하는 성막 처리(처리 2), 성막 처리 후의 클리닝 처리(처리 3)가 순차 반복하여 행해진다.
처리 1의 코팅 처리는, 처리 용기(1)나 웨이퍼 보트(5), 보온통(7)과 같은 석영 부재로부터 파티클이나 불순물이 처리 중의 반도체 웨이퍼(W)에 비산하지 않도록 행해지는 처리이다. 코팅 처리에서는, 처리 용기(1) 내에 제품 웨이퍼가 탑재되어 있지 않은 웨이퍼 보트(5)를 보온통(7)에 올린 상태에서, 소정의 온도로 가열된 처리 용기(1) 내에 그의 하방으부터 상승시킴으로써 로드(load)한다. 다음으로, 덮개부(9)에서 매니폴드(3)의 하단 개구부를 닫음으로써 처리 용기(1) 내를 밀폐 공간으로 한다. 다음으로, 후술하는 플라즈마를 이용하지 않는 서멀 ALD에 의해 처리 용기(1), 웨이퍼 보트(5), 보온통(7), 가스 분산 노즐(19, 22)의 표면을 SiN 코팅막으로 피복한다. 그때의 조건은, 플라즈마를 이용하지 않은 것 및 처리 용기(1) 내의 온도가 높은 것 이외에는, 이하에 설명하는 처리 2의 성막 처리와 거의 동일하다. 또한, 코팅 처리는 웨이퍼 보트(5)에 더미(dummy) 웨이퍼를 탑재하여 행해도 좋다.
다음으로, 처리 2의 성막 처리에서는, 코팅막으로 피복된 웨이퍼 보트(5)에, 상온에 있어서, 예를 들면 50∼100매의 반도체 웨이퍼(W)를 탑재한다. 다음으로, 반도체 웨이퍼(W)가 탑재된 웨이퍼 보트(5)를 미리 소정의 온도로 제어된 처리 용기(1) 내에 그의 하방으로부터 상승시킴으로써 로드한다. 다음으로, 덮개부(9)에서 매니폴드(3)의 하단 개구부를 닫음으로써 처리 용기(1) 내를 밀폐 공간으로 한다. 반도체 웨이퍼(W)로서는 직경 300㎜인 것이 예시되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 처리 용기(1) 내를 진공 흡인하여 소정의 프로세스 압력으로 유지한다. 이와 함께, 가열 기구(40)로의 공급 전력을 제어하고, 웨이퍼 온도를 상승시켜 프로세스 온도로 유지한다. 그리고, 웨이퍼 보트(5)를 회전시킨 상태에서 성막 처리를 개시한다.
이때의 성막 처리는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 공정 S1과 공정 S2를 교대로 반복하는 소위 플라즈마 ALD에 의해 행한다. 공정 S1에서는, Si 소스 가스, 예를 들면 DCS 가스를 처리 용기(1)에 공급하여, 반도체 웨이퍼(W) 상에 흡착시킨다. 공정 S2에서는, 질화 가스인 질소 함유 가스, 예를 들면 NH3 가스를 플라즈마화하여 처리 용기(1)에 공급해서, 반도체 웨이퍼(W) 상에 흡착된 Si 소스 가스를 질화시킨다. 이들 공정 S1 및 공정 S2의 사이에, 처리 용기(1) 내로부터 처리 용기(1) 내에 잔류하는 가스를 제거하는 공정 S3a, S3b를 실시한다.
구체적으로, 공정 S1에 있어서는, Si 소스 가스 공급 기구(15)의 Si 소스 가스 공급원(20)으로부터 Si 소스 가스, 예를 들면 DCS 가스를 가스 배관(21) 및 가스 분산 노즐(22)을 개재하여 가스 토출공(22a)으로부터 처리 용기(1) 내에 T1의 기간동안 공급한다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼 상에 Si 소스 가스를 흡착시킨다. 이때의 기간 T1은 2∼30초가 예시된다. 또한, Si 소스 가스의 유량은, DCS를 이용하는 경우에는 1∼5L/분(slm)이 예시된다. 또한, 이때의 처리 용기(1) 내의 압력은 66.65∼666.5Pa(0.5∼5Torr), 바람직하게는 266.6∼600Pa(2∼4.5Torr)가 예시된다.
Si 소스 가스로서는 DCS(디클로로실란) 외에, 모노클로로실란(MCS), 헥사클로로디실란(HCD), 모노실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 헥사메틸디실라잔(HMDS), 테트라클로로실란(TCS), 디실릴아민(DSA), 트리실릴아민(TSA), 비스터셔리부틸아미노실란(BTBAS) 등의 다른 실란계 가스를 이용할 수 있다.
공정 S2에 있어서는, 질소 함유 가스 공급 기구(14)의 질소 함유 가스 공급원(17)으로부터 질소 함유 가스로서, 예를 들면 NH3 가스를 가스 배관(18) 및 가스 분산 노즐(19)을 개재하여 가스 토출공(19a)으로부터 토출한다. 이때, 플라즈마 생성 기구(30)의 고주파 전원(35)을 온으로 하여 고주파 전계를 형성하고, 이 고주파 전계에 의해 질소 함유 가스, 예를 들면 NH3 가스를 플라즈마화한다. 그리고, 이와 같이 플라즈마화된 질소 함유 가스가 처리 용기(1) 내에 공급된다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼(W)에 흡착된 DCS가 질화되어 SiN이 형성된다. 이 처리의 기간 T2는 5∼120초의 범위가 예시된다. 또한, 질소 함유 가스의 유량은 반도체 웨이퍼(W)의 탑재 매수에 따라서도 상이하지만, NH3 가스의 경우는 0.5∼10L/분(slm)이 예시된다. 또한, 고주파 전원(35)의 주파수는 특별히 한정되지 않지만, 13.56MHz가 예시되고, 전력(power)으로서는 5∼1000W, 바람직하게는 10∼200W가 채용된다. 또한, 이때의 처리 용기(1) 내의 압력은 13.33∼266.6Pa(0.1∼2Torr), 바람직하게는 13.33∼120Pa(0.1∼0.93Torr)가 예시된다.
이 경우에, 질소 함유 가스로서는, NH3 가스 외에 N2 가스, N2H4 가스 등을 들 수 있고, 이들을 고주파 전계에 의해 플라즈마화하여 질화제로서 이용한다.
또한, 공정 S1과 공정 S2와의 사이에 행해지는 공정 S3a, S3b는, 공정 S1 후 또는 공정 S2 후에 처리 용기(1) 내에 잔류하는 가스를 제거하여, 다음의 공정에 있어서 원하는 반응을 발생시키는 공정이다. 여기에서는, 처리 용기(1) 내를 진공 배기하면서 퍼지 가스 공급 기구(16)의 퍼지 가스 공급원(23)으로부터 가스 배관(24) 및 가스 노즐(25)을 개재하여 퍼지 가스로서 불활성 가스, 예를 들면 N2 가스를 처리 용기(1) 내에 공급한다. 이 공정 S3a, S3b의 기간 T3a, T3b로서는 2∼15초가 예시된다. 또한, 퍼지 가스 유량으로서는 0.5∼15L/분(slm)이 예시된다. 또한, 이 공정 S3a, S3b는 처리 용기(1) 내에 잔류하고 있는 가스를 제거할 수 있으면, 퍼지 가스를 공급하지 않고 모든 가스의 공급을 정지한 상태에서 진공 흡인을 계속하여 행하도록 해도 좋다. 단, 퍼지 가스를 공급함으로써, 단시간에 처리 용기(1) 내의 잔류 가스를 제거할 수 있다.
이와 같이 하여, Si 소스 가스인 DCS 가스를 공급하는 공정 S1과 플라즈마에 의해 여기된 질소 함유 가스를 공급하는 공정 S2를, 이들 공정의 사이에 처리 용기(1) 내로부터 가스를 제거하는 공정 S3a, S3b를 두고, 교대로 반복하여 공급한다. 이에 따라, SiN막의 얇은 막을 한층씩 반복해 적층하여 소정 두께의 SiN막으로 할 수 있다. 이때의 반복 회수는, 얻으려고 하는 SiN막의 막두께에 따라 적절히 결정된다.
이 성막시의 웨이퍼 온도(성막 온도)에 관해서는, 플라즈마 ALD에 의해 건전한 막을 형성할 수 있으면 좋고, DCS 가스를 사용한 경우는 150∼650℃의 범위에서, 350∼650℃의 범위가 바람직하고, 350∼630℃의 범위가 보다 바람직하다.
이상과 같은 성막 처리를 소정 수의 배치(batch) 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 반복한 후, 처리 3의 클리닝 처리를 행한다. 클리닝 처리에서는, 처리 용기(1) 내에 제품 웨이퍼가 탑재되어 있지 않은 웨이퍼 보트(5)를 보온통(7)에 올린 상태에서, 소정의 온도로 가열된 처리 용기(1) 내에 그의 하방으부터 상승시킴으로써 로드한다. 다음으로, 덮개부(9)에서 매니폴드(3)의 하단 개구부를 닫음으로써 처리 용기(1) 내를 밀폐 공간으로 한다. 다음으로, 처리 용기(1) 내를 배기하면서, 클리닝 가스 공급원(42)으로부터 가스 배관(43, 18, 21), 가스 분산 노즐(19, 22)을 거쳐, 클리닝 가스로서, 예를 들면 HF 가스나 F2 가스 등의 불소 함유 가스를 처리 용기(1) 내로 공급한다. 이에 따라, 처리 용기(1)의 내벽, 웨이퍼 보트(5), 보온통(7), 가스 분산 노즐(19, 22)에 부착한 반응 생성물을 제거한다. 클리닝 처리시의 처리 용기(1) 내의 온도는 300∼500℃의 범위가 바람직하고, 300∼450℃의 범위가 보다 바람직하다.
처리 3의 클리닝 처리 후, 전술한 처리 1의 코팅 처리를 행하고, 그 후 처리 2의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 SiN막의 성막 처리를 행한다. 이와 같이 하여 처리 1∼처리 3을 반복하여 행한다.
플라즈마 ALD에 의해 제품막을 형성하는 성막 장치에서는, 종래 이런 종류의 코팅도 플라즈마 ALD에 의해 행하고 있고, 이는 이하와 같은 이유에 기초하고 있다. 즉, 코팅 처리에 있어서도 성막 처리와 동일한 조건을 사용함으로써, 장치의 제어를 간단한 것으로 할 수 있다. 또한, 플라즈마 ALD는 사이클 레이트(성막 레이트)를 높게 할 수 있기 때문에, 코팅막을 형성하는 데에 필요한 시간을 짧게 하여 장치의 사용 효율을 높일 수 있다. 또한, 코팅막은 제품막의 오염을 방지하기 위해, 적어도 50㎚ 정도의 두께를 갖는 것이 필요하다.
그러나, 코팅 처리를 플라즈마 ALD로 행하면, 코팅 처리 후 성막 처리에서 형성된 제품막 중의 Na의 함유량이 비교적 높아진다. 이 경우 Na의 발생 장소나 메커니즘에 대해서는 명확하게 특정되어 있지는 않지만, 플라즈마에 의해 석영 부재인 처리 용기(1)나 웨이퍼 보트(5), 보온통(7) 등이 스퍼터되기 때문이라고 추측된다. 이 스퍼터에 의해 이들 석영 부재 중 또는 그의 최표면으로부터 발생한 Na가 코팅막 상에 남아, 성막 처리시에 처리 용기(1) 내의 반도체 웨이퍼(W) 상에 비산한다.
또한, 서멀 CVD에 의해 코팅 처리를 행하면, 코팅 처리시에 플라즈마를 이용하지 않기 때문에 제품막 중의 Na 함유량을 저감할 수는 있다. 그러나, 웨이퍼 보트(5) 저부측의 반도체 웨이퍼(W)에 있어서 제품막 중의 Na 함유량이 많아져 버린다. 이것은, 서멀 CVD로 형성된 코팅막은, 처리 용기(1) 내의 전체에 걸쳐 충분한 두께를 가질 수 없기 때문이다. 예를 들면, 처리 용기(1) 내의 저부 근방에 있어서 코팅막의 두께가 작아져, 성막시 저부 근방의 석영 제품이 플라즈마에 의해 스퍼터 되어 Na가 발생한다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 처리 1의 코팅 처리를, 플라즈마를 이용하지 않는 서멀 ALD로 행한다. 또한, 이 서멀 ALD에 있어서의 처리 조건, 예를 들면, Si 소스 가스(DCS) 및 질화 가스(NH3)의 유량 및 공급 시간은, 전술한 바와 같이 처리 용기(1), 웨이퍼 보트(5), 보온통(7)으로부터 발생하고, 반도체 웨이퍼(W)의 제품 SiN막에 오염물로서 포함되는 Na의 함유량에 기초하여 미리 설정할 수 있다.
종래 SiN막의 ALD에 있어서는, 질소 함유 가스인 NH3 가스의 공급시 플라즈마를 인가하는 것이 필수라고 생각되고 있었다. 그러나, 본 발명에 의하면, 코팅 처리의 경우에는 온도를 적절히 제어하면 플라즈마를 이용하지 않아도 충분한 차폐 효과의 코팅막을 형성할 수 있는 것이 판명되었다. 이와 같이 플라즈마를 이용하지 않는 ALD로 코팅 처리를 행함으로써, 코팅막을 형성할 때에, 플라즈마의 스퍼터에 의해 석영 부재가 Na를 발생하는 일이 없어지고, 따라서, 다음의 성막 처리에서 형성되는 SiN 제품막의 Na 오염을 방지할 수 있다. 게다가, Si 소스 가스로서 DCS 가스 등의 염소 함유 가스를 이용한 경우에는, 서멀 ALD로 형성된 코팅막 중의 Cl 농도는 플라즈마 ALD의 경우보다도 높아진다. Na는 Cl에 의해 코팅막 중에 트랩되기 때문에, 다음의 성막 처리에서 형성되는 SiN 제품막의 Na 오염을 추가로 방지할 수 있다. 또한, 서멀 ALD로 형성된 코팅막은 처리 용기(1) 내의 전체에 걸쳐 충분한 두께를 가질 수 있어, 다음의 성막 처리에서 플라즈마의 스퍼터에 의해 석영 부재가 Na를 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이 처리 1의 코팅 처리는, 구체적으로는 도 5에 나타내는 바와 같이, 공정 S11과 공정 S12를 교대로 반복하는 소위 서멀 ALD에 의해 행한다. 공정 S11에서는 Si 소스 가스, 예를 들면 DCS 가스를 처리 용기(1) 내면 등의 위에 흡착시킨다. 공정 S12에서는 질화 가스인 질소 함유 가스, 예를 들면 NH3 가스를 플라즈마화하는 일 없이 처리 용기(1)에 공급하고, 처리 용기(1) 내면 등의 위에 흡착된 Si 소스 가스를 질화시킨다. 이들 공정 S11 및 공정 S12의 사이에서 처리 용기(1) 내로부터 처리 용기(1) 내에 잔류하는 가스를 제거하는 공정 S13a, S13b를 실시한다.
이때, 처리 용기(1) 내의 가열 온도를 처리 2의 성막 처리보다도 높게 한다. 구체적인 가열 온도는, 550∼670℃의 범위가 바람직하고, 590∼630℃의 범위가 보다 바람직하다. 그 외의 조건에 관해서는 공정 S11, S12, S13a, S13b는 처리 2의 공정 S1, S2, S3a, S3b와 거의 동일한 조건으로 행할 수 있다. 또한, 이들 가스 공급 공정의 기간 T11, T12에 대해서는 T1, T2와 동일한 범위로 할 수 있다.
그러나, 코팅 처리의 퍼지 공정 기간 T13a, T13b에 대해서는, 성막 처리의 퍼지 공정 기간 T3a, T3b보다도 짧게 할 수 있다. 구체적으로는, Si 소스를 공급하기 직전의 퍼지 공정 기간 T13b에 대해서는 1∼5초, Si 소스를 공급한 직후의 퍼지 공정 기간 T13a에 대해서는 1∼10초로 할 수 있다. T13b/T3b의 범위는 0.2∼1, 바람직하게는 0.2∼0.6으로 설정된다. T13a/T3a의 범위는 0.1∼1, 바람직하게는 0.14∼0.57로 설정된다. T13b/T13a의 범위는 0.1∼5, 바람직하게는 0.4∼0.7로 설정된다. 이에 따라, 코팅막 중의 Cl 농도를, Na를 트랩(trap)하기 위해 최적인 농도로 제어할 수 있다.
다음으로, 도 1에 나타내는 장치에 있어서, 본 실시 형태의 효과를 확인하기 위해 행한 실험에 대해서 설명한다.
웨이퍼를 탑재하지 않은 석영제의 웨이퍼 보트(5)를 석영제의 보온통(7) 위에 올린 상태에서 석영제의 처리 용기(1) 내에 반입했다. 다음으로, 처리 용기(1) 내를 밀봉하고, 처리 용기(1) 내에서 HF 가스에 의한 클리닝 처리를 행했다. 다음으로, 플라즈마 ALD(비교예 CE1), 서멀 CVD(비교예 CE2), 서멀 ALD(실시예 PE1) 및 퍼지 시간을 짧게 한 단기 서멀 ALD(실시예 PE2)의 4 종류의 코팅 처리를 행했다.
플라즈마 ALD(비교예 CE1) 및 서멀 ALD(실시예 PE1)에서는, Si 흐름(flow) 전의 퍼지를 3초, Si 흐름 후의 퍼지를 7초로 했다(CE1과 PE1과의 차이는 플라즈마가 ON인지 OFF인지). 단기 서멀 ALD(실시예 PE2)에서는, Si 흐름 전의 퍼지를 1초, Si 흐름 후의 퍼지를 3초로 했다.
4 종류의 코팅 처리(CE1, CE2, PE1, PE2)에 공통되게, Si 소스 가스로서 DCS 가스를 이용하고, 질소 함유 가스로서 NH3 가스를 이용하고, 퍼지 가스로서 N2 가스를 이용했다. DCS 가스, NH3 가스, N2 가스의 유량에 대해서는, DCS：1∼2L/분(slm), NH3：1∼10L/분(slm), N2：0.5∼5L/분(slm)으로 했다. 처리 용기 내의 온도는 630℃로 했다. 처리 용기 내의 압력은 13.33∼666.5Pa로 했다.
이들 4 종류의 코팅 처리를 각각 행한 후에, 100매의 웨이퍼를 탑재한 웨이퍼 보트(5)를 보온통(7) 위에 실은 상태에서 처리 용기(1) 내에 반입했다. 다음으로, 처리 용기(1) 내를 밀봉하고, 처리 용기(1) 내에서 플라즈마 ALD에 의해 SiN막(제품막)을 형성하는 성막 처리를 행했다. 이 성막 처리에 대해서는, 성막 온도를 550∼630℃로 한 것 이외에는, 상기 플라즈마 ALD의 코팅 처리와 거의 동일한 조건으로 행했다. SiN 제품막을 성막 후, 각각 웨이퍼 보트의 상부 및 하부의 웨이퍼에 대해서, IPC 질량 분석 장치에 의해 막 중의 Na 함유량을 측정했다.
도 6은, 플라즈마 ALD, 서멀 CVD, 서멀 ALD, 단기 서멀 ALD의 코팅 처리를 행한 후, 플라즈마 ALD에 의해 웨이퍼 상에 SiN 제품막을 형성한 실험에 있어서의, 하부의 웨이퍼 상의 SiN 제품막 중 Na 함유량을 나타내는 그래프이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 코팅 처리를 플라즈마 ALD로 행한 경우(비교예 CE1)에 대해서는, SiN 제품막 중 Na 함유량이 1.0×1016［atoms/㎤］을 초과하여 높은 것이었다. 또한 코팅 처리를 서멀 CVD로 행한 경우(비교예 CE2)에 대해서는, SiN 제품막 중 Na 함유량이 1.0×1016［atoms/㎤］을 초과하여 높은 것이었다. 이에 대하여, 코팅 처리를 서멀 ALD 및 단기 서멀 ALD로 행한 경우(실시예 PE1, PE2)에서는, SiN 제품막 중 Na 함유량이 1.0×1016［atoms/㎤］미만으로 낮은 것이었다. 즉, 실시예 PE1, PE2에서는, 비교예 CE1, CE2와 비교하여 전체적으로 SiN 제품막 중의 Na 함유량을 낮게 할 수 있는 것이 확인되었다.
다음으로, Si 소스 가스로서 DCS 가스를 이용하여 플라즈마 ALD에 의해 SiN막을 성막한 경우와, 서멀 ALD에 의해 SiN막을 성막한 경우에서 IPC 질량 분석 장치에 의해 막 중의 Cl 함유량을 측정했다. 도 7은, 플라즈마 ALD 및 서멀 ALD로 형성한 SiN막 중의 Cl 함유량을 나타내는 그래프이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 플라즈마의 유무에 의해 Cl 농도는 현저하게 차이가 있다. 서멀 ALD 쪽이 Cl 농도가 높아, 서멀 ALD에 의해 코팅 처리를 행함으로써, 보다 높은 Cl에 의한 Na 트랩 효과(trapping effect)를 기대할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 일 없이 여러 가지 변형 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, Si 소스 가스와 질소 함유 가스에 의해 실리콘 질화막을 성막한다. 이에 대신하여 본 발명은, 제1 및 제2 처리 가스의 적어도 한쪽을 플라즈마화하는 플라즈마 ALD에 의해 다른 박막, 예를 들면 실리콘 산화막, 실리콘산 질화막을 형성하는 경우에 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 처리 용기 내벽, 웨이퍼 보트(보지 부재), 보온통을 코팅막으로 피복한다. 그러나, 적어도 처리 용기 내벽을 코팅막으로 피복하도록 하면 좋다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 플라즈마 생성 기구가 처리 용기에 일체적으로 배치(dispose)된다. 이에 대신하여 플라즈마 생성 기구를 처리 용기와는 별체로 형성하고, 가스를 처리 용기의 밖에서 미리 플라즈마화하여 처리 용기에 도입하는 리모트 플라즈마 장치를 이용해도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는 DCS 가스와 NH3 가스를 완전하게 교대로 공급한다. 그러나, DCS 가스를 공급할 때에도 NH3 가스를 공급하는 등, 반드시 완전하게 교대로 공급할 필요는 없다.
또한, 피처리체로서는 반도체 웨이퍼로 한정되지 않고, LCD 유리 기판 등의 다른 기판에도 본 발명을 적용할 수 있다.
Claims (19)
- 종형(vertical) 성막 장치의 사용 방법으로서,
상기 성막 장치는,
진공 보지(保持; holding) 가능한 종형의 처리 용기와, 여기에서 상기 처리 용기는 오염물로서 Na가 발생하게 되는 석영제의 내벽을 포함하는 것과,
복수의 피(被)처리체를 다단으로 보지한 상태에서 상기 처리 용기 내에 보지하는 보지 부재와,
상기 처리 용기의 외주에 형성된 상기 피처리체를 가열하는 히터와,
상기 처리 용기 내에 Si 및 Cl을 포함하는 Si 소스 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기에 부착된 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 생성계와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계를 구비하고,
상기 방법은,
제품용 피처리체가 존재하지 않는 상태의 상기 처리 용기 내에서 상기 처리 용기의 내벽을 코팅막으로 피복하는 코팅 처리를 행하는 것과, 여기에서 상기 처리 용기 내의 온도를 코팅 온도로 설정하고, 상기 처리 용기 내에 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스를 교대로, 또한 모두 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화하지 않고 공급하여, 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스 간의 반응에 의해 상기 코팅막을 형성하는 것과,
다음으로, 상기 제품용 피처리체를 보지한 상태의 상기 보지 부재가 수납된 상기 처리 용기 내에서 상기 제품용 피처리체 상에 SiN 막을 형성하는 성막 처리를 행하는 것과, 여기에서 상기 처리 용기 내의 온도를 상기 코팅 온도보다도 낮은 성막 온도로 설정하고, 상기 처리 용기 내에 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스를 교대로, 또한 이들의 적어도 한쪽을 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화하면서 공급하여, 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스 간의 반응에 의해 상기 SiN 막을 형성하는 것을 구비하고,
상기 성막 처리 및 상기 코팅 처리의 각각은,
상기 처리 용기 내에 상기 Si 소스 가스를 공급하는 한편, 상기 처리 용기 내에 상기 질소 함유 가스를 공급하지 않는 제1 공급 공정과, 이에 따라 상기 Si 소스 가스에 유래하는 흡착층을 형성하는 것과,
다음으로, 상기 처리 용기에 대하여 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스를 공급하지 않음과 함께, 상기 처리 용기를 배기하는 제1 퍼지 공정과,
다음으로, 상기 처리 용기에 대하여 상기 질소 함유 가스를 공급하는 한편, 상기 처리 용기에 대하여 상기 Si 소스 가스를 공급하지 않는 제2 공급 공정과, 이에 따라 상기 질소 함유 가스를 상기 흡착층과 반응시키는 것과,
다음으로, 상기 처리 용기에 대하여 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스를 공급하지 않음과 함께, 상기 처리 용기를 배기하는 제2 퍼지 공정을 구비하는 사이클을 복수회 반복하는 것과,
상기 코팅 처리의 상기 제1 퍼지 공정 및 상기 제2 퍼지 공정의 길이를, 상기 성막 처리의 상기 제1 퍼지 공정 및 상기 제2 퍼지 공정의 길이보다 짧게 함으로써, 상기 Si 소스 가스로부터 유래되며 상기 Na를 트랩하는, 상기 코팅막 중의 Cl의 농도를 제어하는 것을 구비하는, 종형 성막 장치의 사용 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 질소 함유 가스는 NH3 가스인 종형 성막 장치의 사용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 성막 처리에 있어서, 상기 Si 소스 가스는 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화되지 않고, 상기 질소 함유 가스는 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화되는 종형 성막 장치의 사용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 코팅 온도는 550∼670℃, 상기 성막 온도가 350∼650℃인 종형 성막 장치의 사용 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 코팅 처리는, 상기 제품용 피처리체를 보지하지 않는 상기 보지 부재가 수납된 상기 처리 용기 내에서 행해지고, 상기 보지 부재의 표면도 상기 코팅막으로 피복하는 종형 성막 장치의 사용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 사용 방법은, 상기 코팅 처리 전에, 상기 제품용 피처리체가 존재하지 않는 상태의 상기 처리 용기 내에서 상기 처리 용기의 상기 내벽에 부착하는 반응 생성물을 제거하는 클리닝 처리를 행하는 것을 추가로 구비하고, 여기에서 상기 처리 용기 내를 배기하면서 클리닝 가스를 공급하는 종형 성막 장치의 사용 방법. - 제9항에 있어서,
상기 클리닝 가스는 불소 함유 가스인 종형 성막 장치의 사용 방법. - 제10항에 있어서,
상기 클리닝 처리에 있어서, 상기 처리 용기 내의 온도를 300∼500℃의 클리닝 온도로 설정하는 종형 성막 장치의 사용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 성막 처리의 제1 퍼지 공정의 길이 T3a에 대한 상기 코팅 처리의 제1 퍼지 공정의 길이 T13a의 비(ratio) T13a/T3a는 0.14∼0.57로 설정되는 종형 성막 장치의 사용 방법. - 제12항에 있어서,
상기 성막 처리의 제2 퍼지 공정의 길이 T3b에 대한 상기 코팅 처리의 제2 퍼지 공정의 길이 T13b의 비 T13b/T3b는 0.2∼0.6으로 설정되는 종형 성막 장치의 사용 방법. - 종형 성막 장치로서,
진공 보지 가능한 종형의 처리 용기와, 여기에서 상기 처리 용기는 오염물로서 Na가 발생하게 되는 석영제의 내벽을 포함하는 것과,
복수의 피처리체를 다단으로 보지한 상태에서 상기 처리 용기 내에 보지하는 보지 부재와,
상기 처리 용기의 외주에 형성된 상기 피처리체를 가열하는 히터와,
상기 처리 용기 내에 Si 및 Cl을 포함하는 Si 소스 가스를 공급하는 제1 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기 내에 질소 함유 가스를 공급하는 제2 처리 가스 공급계와,
상기 처리 용기에 부착된 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 생성계와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기계와,
상기 성막 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는,
제품용 피처리체가 존재하지 않는 상태의 상기 처리 용기 내에서 상기 처리 용기의 내벽을 코팅막으로 피복하는 코팅 처리를 행하는 것과, 여기에서 상기 처리 용기 내의 온도를 코팅 온도로 설정하고, 상기 처리 용기 내에 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스를 교대로, 또한 모두 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화하지 않고 공급하여, 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스 간의 반응에 의해 상기 코팅막을 형성하는 것과,
다음으로 상기 제품용 피처리체를 보지한 상태의 상기 보지 부재가 수납된 상기 처리 용기 내에서 상기 제품용 피처리체 상에 SiN 막을 형성하는 성막 처리를 행하는 것과, 여기에서 상기 처리 용기 내의 온도를 상기 코팅 온도보다도 낮은 성막 온도로 설정하고, 상기 처리 용기 내에 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스를 교대로, 또한 이들의 적어도 한쪽을 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화하면서 공급하여, 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스 간의 반응에 의해 상기 SiN 막을 형성하는 것을 구비하고,
상기 성막 처리 및 상기 코팅 처리의 각각은,
상기 처리 용기 내에 상기 Si 소스 가스를 공급하는 한편, 상기 처리 용기 내에 상기 질소 함유 가스를 공급하지 않는 제1 공급 공정과, 이에 따라 상기 Si 소스 가스에 유래하는 흡착층을 형성하는 것과,
다음으로, 상기 처리 용기에 대하여 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스를 공급하지 않음과 함께, 상기 처리 용기를 배기하는 제1 퍼지 공정과,
다음으로, 상기 처리 용기에 대하여 상기 질소 함유 가스를 공급하는 한편, 상기 처리 용기에 대하여 상기 Si 소스 가스를 공급하지 않는 제2 공급 공정과, 이에 따라 상기 질소 함유 가스를 상기 흡착층과 반응시키는 것과,
다음으로, 상기 처리 용기에 대하여 상기 Si 소스 가스 및 상기 질소 함유 가스를 공급하지 않음과 함께, 상기 처리 용기를 배기하는 제2 퍼지 공정을 구비하는 사이클을 복수회 반복하는 것과,
상기 코팅 처리의 상기 제1 퍼지 공정 및 상기 제2 퍼지 공정의 길이를, 상기 성막 처리의 상기 제1 퍼지 공정 및 상기 제2 퍼지 공정의 길이보다 짧게 함으로써, 상기 Si 소스 가스로부터 유래되며 상기 Na를 트랩하는, 상기 코팅막 중의 Cl의 농도를 제어하는 것을 구비하는 시퀀스를 실행하는 종형 성막 장치. - 삭제
- 제14항에 있어서,
상기 성막 처리에 있어서, 상기 Si 소스 가스는 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화되지 않고, 상기 질소 함유 가스는 상기 플라즈마 생성계에 의해 플라즈마화되는 종형 성막 장치. - 제14항에 있어서,
상기 코팅 온도는 550∼670℃, 상기 성막 온도가 350∼650℃인 종형 성막 장치. - 삭제
- 컴퓨터상에서 동작하고, 종형 성막 장치를 제어하기 위한 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 비(非)일시적 기억 매체로서, 상기 프로그램은 실행시에 제1항에 기재된 사용 방법이 행해지도록, 컴퓨터에 상기 종형 성막 장치를 제어시키는 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 비일시적 기억 매체.
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| US9401273B2 (en) | 2013-12-11 | 2016-07-26 | Asm Ip Holding B.V. | Atomic layer deposition of silicon carbon nitride based materials |
| SG11201606030UA (en) * | 2014-03-03 | 2016-08-30 | Picosun Oy | Protecting an interior of a hollow body with an ald coating |
| US11326254B2 (en) | 2014-03-03 | 2022-05-10 | Picosun Oy | Protecting an interior of a gas container with an ALD coating |
| CN103811306B (zh) * | 2014-03-05 | 2016-09-14 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 闪存的形成方法 |
| US9576792B2 (en) | 2014-09-17 | 2017-02-21 | Asm Ip Holding B.V. | Deposition of SiN |
| KR101723546B1 (ko) * | 2014-10-20 | 2017-04-05 | 주식회사 케이씨텍 | 박막 형성방법 및 원자층 증착장치 |
| US10410857B2 (en) | 2015-08-24 | 2019-09-10 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiN thin films |
| US10121655B2 (en) | 2015-11-20 | 2018-11-06 | Applied Materials, Inc. | Lateral plasma/radical source |
| US11142462B2 (en) | 2016-09-26 | 2021-10-12 | Jiangsu Nata Opto-Electronic Materials Co. Ltd. | Trichlorodisilane |
| US11056353B2 (en) | 2017-06-01 | 2021-07-06 | Asm Ip Holding B.V. | Method and structure for wet etch utilizing etch protection layer comprising boron and carbon |
| US10580645B2 (en) | 2018-04-30 | 2020-03-03 | Asm Ip Holding B.V. | Plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) of SiN using silicon-hydrohalide precursors |
| KR20220081905A (ko) | 2020-12-09 | 2022-06-16 | 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. | 실리콘 질화물 증착용 실리콘 전구체 |
| JP2022143997A (ja) * | 2021-03-18 | 2022-10-03 | キオクシア株式会社 | 半導体製造方法および半導体製造装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006059921A (ja) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法 |
| JP2009026934A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 成膜装置及びそのコーティング方法 |
| JP2009076586A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置及びそのコーティング方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001066832A2 (en) | 2000-03-07 | 2001-09-13 | Asm America, Inc. | Graded thin films |
| JP4411215B2 (ja) | 2002-11-11 | 2010-02-10 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
| US6930060B2 (en) | 2003-06-18 | 2005-08-16 | International Business Machines Corporation | Method for forming a uniform distribution of nitrogen in silicon oxynitride gate dielectric |
| JP4272486B2 (ja) * | 2003-08-29 | 2009-06-03 | 東京エレクトロン株式会社 | 薄膜形成装置及び薄膜形成装置の洗浄方法 |
| US6974781B2 (en) * | 2003-10-20 | 2005-12-13 | Asm International N.V. | Reactor precoating for reduced stress and uniform CVD |
| JP4396547B2 (ja) | 2004-06-28 | 2010-01-13 | 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 |
| JPWO2007111348A1 (ja) | 2006-03-28 | 2009-08-13 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置 |
| JP5151260B2 (ja) | 2007-06-11 | 2013-02-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
| JP4918453B2 (ja) | 2007-10-11 | 2012-04-18 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス供給装置及び薄膜形成装置 |
-
2010
- 2010-10-28 JP JP2010241831A patent/JP5346904B2/ja active Active
- 2010-11-18 TW TW099139809A patent/TWI445837B/zh active
- 2010-11-23 KR KR1020100116850A patent/KR101356445B1/ko active IP Right Grant
- 2010-11-26 US US12/954,767 patent/US8563096B2/en active Active
- 2010-11-26 CN CN201010568506.4A patent/CN102080219B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006059921A (ja) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法 |
| JP2009026934A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 成膜装置及びそのコーティング方法 |
| JP2009076586A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置及びそのコーティング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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