KR101501802B1 - 성막 장치, 성막 방법 및 기억 매체 - Google Patents
성막 장치, 성막 방법 및 기억 매체 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101501802B1 KR101501802B1 KR1020110085751A KR20110085751A KR101501802B1 KR 101501802 B1 KR101501802 B1 KR 101501802B1 KR 1020110085751 A KR1020110085751 A KR 1020110085751A KR 20110085751 A KR20110085751 A KR 20110085751A KR 101501802 B1 KR101501802 B1 KR 101501802B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- plasma
- intensity
- thin film
- substrate
- film
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 218
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 87
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 35
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 205
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 70
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 69
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 40
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 23
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 14
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 14
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract description 53
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 151
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 108
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 11
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 9
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- REJKHFAZHZLNOP-UHFFFAOYSA-N (tert-butylamino)silicon Chemical compound CC(C)(C)N[Si] REJKHFAZHZLNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BIVNKSDKIFWKFA-UHFFFAOYSA-N N-propan-2-yl-N-silylpropan-2-amine Chemical compound CC(C)N([SiH3])C(C)C BIVNKSDKIFWKFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-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
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
- C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
-
- H01L21/205—
-
- 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
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/401—Oxides containing silicon
- C23C16/402—Silicon dioxide
-
- 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
- C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
회전 테이블을 회전시킴으로써, Si 함유 가스와 O3 가스를 사용해서 웨이퍼(W)에 반응 생성물을 형성하는 성막 스텝과, 플라즈마에 의해 상기 반응 생성물을 개질하는 개질 스텝으로 이루어지는 성막-개질 처리를 복수회 행하는 동시에, 박막의 형성 도중에 플라즈마의 강도를 변경한다. 구체적으로는, 반응 생성물의 적층 막 두께가 얇을 때(성막-개질 처리를 개시한 초기)에는 플라즈마의 강도를 작게 하는 동시에, 반응 생성물의 적층 막 두께가 증가할수록(성막 스텝의 횟수가 증가할수록), 웨이퍼(W)에 공급하는 플라즈마의 강도를 단계적으로 크게 한다. 혹은, 반응 생성물의 막 두께가 얇을 때 플라즈마의 강도를 강하게 하고, 그 후 약하게 한다.
Description
본 출원은, 2010년 8월 27일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 2010-191247호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은, 진공 분위기에서 복수 종류의 반응 가스를 기판의 표면에 순서대로 공급해서 박막을 형성하는 성막 장치, 성막 방법 및 기억 매체에 관한 것이다.
표면에 필러 형상 또는 라인 형상의 볼록부를 포함하는 패턴이 형성된 예를 들어 실리콘(Si)으로 이루어지는 반도체 웨이퍼 등의 기판(이하, "웨이퍼"라고 함)에 대하여, 예를 들어 산화 실리콘(SiO2)막을 성막함에 있어서, ALD(Atomic Layer Deposition)나 MLD(Molecular Layer Deposition) 등으로 불리는 성막 방법이 사용되는 경우가 있다. 구체적으로는, 진공 분위기 하에서 실리콘을 포함하는 유기계 가스와 산화 가스를 웨이퍼에 교대로 공급하여, 반응 생성물로 이루어지는 원자층이나 분자층을 적층함으로써 산화 실리콘막으로 이루어지는 박막이 형성된다. 이 성막 방법에 의해 형성된 박막은, 이 성막 방법에서의 성막 온도가 종래의 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등에 비해 낮기 때문에, 예를 들어 유기계 가스 중의 유기물이 박막 중에 불순물로서 남음으로써, 양호한 치밀성을 얻을 수 없는 경우가 있다.
그래서, 박막을 적층한 후, 웨이퍼에 예를 들어 산소(O2)를 포함하는 처리 가스의 플라즈마를 조사함으로써, 반응 생성물을 개질하여 치밀화하는 것을 검토하고 있는데, 박막의 막 두께가 플라즈마의 진입(투과) 가능한 막 두께보다 두꺼운 경우에는, 박막의 하층측에 대해서는 개질이 어려워지게 된다. 한편, 박막의 막 두께가 플라즈마의 진입 가능한 막 두께보다 얇은 경우에는, 도 34에 도시한 바와 같이, 박막의 하지층인 웨이퍼에 플라즈마가 도달하여, 예를 들어 실리콘층의 표면을 산화시켜버릴 우려가 있다. 이 경우에는, 상술한 볼록부의 폭(d)이 설계 치수보다 좁아져, 원하는 전기 특성을 얻을 수 없게 된다.
그런데, 예를 들어 상술한 산화 실리콘막을 게이트 산화막으로서 사용하는 경우, ALD법 혹은 CVD법에 의해 적층한 박막에서는, 당해 박막과 웨이퍼의 사이의 계면의 평탄성이 열산화막 등에 비해 나빠서 결함이 발생할 우려가 있다.
특허 문헌 1~3에는 ALD법 등에 대해서 기재되어 있지만, 상술한 과제에 대해서는 검토되지 않았다.
본 발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 진공 분위기에서 복수 종류의 반응 가스를 기판에 공급하는 사이클을 복수회 반복하여 박막을 형성함에 있어서, 막 두께 방향에 걸쳐 치밀한 박막을 얻을 수 있는 기술을 제공한다. 또한, 본 발명은, 양호한 디바이스 구조를 얻을 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 진공 분위기에서 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 복수회 반복해서 박막을 형성하고, 복수 종류의 반응 가스 중 하나는, 기판에 흡착된 다른 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 것인 성막 장치가 제공된다. 상기 성막 장치는, 진공 용기 내에 설치되고, 기판을 적재하기 위한 기판 적재 영역을 구비한 적재대와, 상기 진공 용기 내를 진공 배기하기 위한 진공 배기 기구와, 상기 기판 적재 영역에 적재된 기판에 상기 복수 종류의 반응 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 반응 가스 공급부와, 기판에 흡착된 상기 다른 반응 가스의 분자와 반응하는 성분을 포함하는 플라즈마를, 박막의 형성 중에 기판에 공급하여, 기판 상의 박막의 개질 처리를 행하기 위한 플라즈마 발생부와, 박막의 형성 도중의 일 시점에서, 상기 플라즈마 발생부로부터 박막에 공급되는 플라즈마의 강도를, 일 시점 이전에 박막에 공급되었던 플라즈마의 강도와는 다른 강도로 변경하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 진공 분위기에서 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 복수회 반복해서 박막을 형성하고, 복수 종류의 반응 가스 중 하나는, 기판에 흡착된 다른 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 것인 성막 방법이 제공된다. 상기 성막 방법은, 진공 용기 내에 설치된 적재대의 기판 적재 영역에 기판을 적재하는 공정과, 상기 진공 용기 내를 진공 배기하는 공정과, 상기 기판 적재 영역에 적재된 기판에 대하여, 복수 종류의 반응 가스를 복수의 반응 가스 공급부로부터 각각 순서대로 공급하여 박막을 형성하는 공정과, 기판에 흡착된 상기 다른 반응 가스의 분자와 반응하는 성분을 포함하는 플라즈마를, 박막의 형성 중에 플라즈마 발생부로부터 기판에 공급하여, 기판 상의 박막의 개질 처리를 행하는 공정과, 박막의 형성 도중의 일 시점에서, 상기 플라즈마 발생부로부터 박막에 공급되는 플라즈마의 강도를, 상기 일 시점 이전에 박막에 공급되었던 플라즈마의 강도와는 다른 강도로 변경하는 공정을 포함한다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 진공 분위기에서 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 복수회 반복해서 박막을 형성하고, 복수 종류의 반응 가스 중 하나는, 기판에 흡착된 다른 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 것인 성막 방법이 제공된다. 상기 성막 방법은, 진공 용기 내에 설치된 적재대의 기판 적재 영역에 기판을 적재하는 공정과, 상기 진공 용기 내를 진공 배기하는 공정과, 상기 다른 반응 가스의 분자 혹은 기판 상의 일부 또는 전부와 반응하는 성분을 포함하는 플라즈마를, 플라즈마 발생부로부터 기판에 공급하는 동시에, 이 플라즈마 발생부에 대하여 상기 적재대를 연직축 주위로 복수회 회전시키는 공정과, 계속해서, 상기 적재대의 기판 적재 영역이 복수 종류의 반응 가스의 공급 영역 및 플라즈마의 조사 영역을 순서대로 통과하도록, 상기 진공 용기의 둘레 방향을 따라 서로 이격해서 설치된 복수의 반응 가스 공급부 및 기판에 흡착된 다른 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 반응 가스의 반응 영역, 또는 당해 반응 영역보다 적재대의 회전 방향 하류측 영역에 설치된 상기 플라즈마 발생부에 대하여, 상기 적재대를 연직축 주위로 회전시키는 동시에, 복수의 반응 가스 공급부 및 상기 플라즈마 발생부로부터 각각 복수의 반응 가스 및 플라즈마를 기판에 공급하는 공정을 포함한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치의 종단면을 도시하는 도 3의 I-I'선 종단면도다.
도 2는 성막 장치의 내부의 개략 구성을 도시하는 사시도다.
도 3은 성막 장치의 횡단 평면도다.
도 4는 성막 장치의 내부 일부의 개략 구성을 도시하는 사시도다.
도 5는 성막 장치 내부의 일부의 개략 구성을 도시하는 종단면도다.
도 6은 성막 장치 내부의 일부의 개략 구성을 도시하는 종단면도다.
도 7은, 성막 장치에 설치된 활성화 가스 인젝터의 일례를 도시하는 종단면도다.
도 8은 성막 장치에서 처리가 행해지는 기판의 일례를 도시하는 단면도다.
도 9는 성막 장치에서 행해지는 처리를 도시하는 개략도다.
도 10은 플라즈마의 강도를 도시하는 개략도다.
도 11은 성막 장치에서의 처리의 흐름을 도시하는 모식도다.
도 12는 성막 장치에서의 처리의 흐름을 도시하는 모식도다.
도 13은 성막 장치에서의 처리의 흐름을 도시하는 모식도다.
도 14는 성막 장치에서의 개질 스텝을 도시하는 모식도다.
도 15는 성막 장치에서의 가스 흐름을 도시하는 모식도다.
도 16은 성막 장치에서 처리된 기판을 도시하는 모식도다.
도 17은 성막 장치에서 행해지는 다른 처리를 도시하는 개략도다.
도 18은 다른 처리를 도시하는 모식도다.
도 19는 본 발명의 다른 예를 설명하기 위한 모식도다.
도 20은 다른 예에서 기판에 행해지는 처리를 도시하는 모식도다.
도 21은 다른 예에서 기판에 행해지는 처리를 도시하는 모식도다.
도 22는 다른 예에서 기판에 행해지는 처리를 도시하는 모식도다.
도 23은 다른 예에서 기판에 행해지는 처리를 도시하는 개략도다.
도 24는 본 발명의 다른 예를 설명하기 위한 모식도다.
도 25는 다른 예에서의 처리를 도시하는 개략도다.
도 26은 다른 예의 처리를 도시하는 모식도다.
도 27은 다른 예의 처리를 도시하는 모식도다.
도 28은 다른 예의 처리를 도시하는 모식도다.
도 29는 본 발명의 다른 예의 장치를 모식적으로 도시하는 종단면도다.
도 30은 본 발명의 실시예에서 얻어지는 특성을 도시하는 특성도다.
도 31은 본 발명의 실시예에서 얻어지는 특성을 도시하는 특성도다.
도 32는 본 발명의 실시예에서 얻어지는 특성을 도시하는 특성도다.
도 33은 본 발명의 실시예에서 얻어지는 특성을 도시하는 특성도다.
도 34는 종래의 방법에 의해 얻어지는 박막을 도시하는 개략도다.
도 2는 성막 장치의 내부의 개략 구성을 도시하는 사시도다.
도 3은 성막 장치의 횡단 평면도다.
도 4는 성막 장치의 내부 일부의 개략 구성을 도시하는 사시도다.
도 5는 성막 장치 내부의 일부의 개략 구성을 도시하는 종단면도다.
도 6은 성막 장치 내부의 일부의 개략 구성을 도시하는 종단면도다.
도 7은, 성막 장치에 설치된 활성화 가스 인젝터의 일례를 도시하는 종단면도다.
도 8은 성막 장치에서 처리가 행해지는 기판의 일례를 도시하는 단면도다.
도 9는 성막 장치에서 행해지는 처리를 도시하는 개략도다.
도 10은 플라즈마의 강도를 도시하는 개략도다.
도 11은 성막 장치에서의 처리의 흐름을 도시하는 모식도다.
도 12는 성막 장치에서의 처리의 흐름을 도시하는 모식도다.
도 13은 성막 장치에서의 처리의 흐름을 도시하는 모식도다.
도 14는 성막 장치에서의 개질 스텝을 도시하는 모식도다.
도 15는 성막 장치에서의 가스 흐름을 도시하는 모식도다.
도 16은 성막 장치에서 처리된 기판을 도시하는 모식도다.
도 17은 성막 장치에서 행해지는 다른 처리를 도시하는 개략도다.
도 18은 다른 처리를 도시하는 모식도다.
도 19는 본 발명의 다른 예를 설명하기 위한 모식도다.
도 20은 다른 예에서 기판에 행해지는 처리를 도시하는 모식도다.
도 21은 다른 예에서 기판에 행해지는 처리를 도시하는 모식도다.
도 22는 다른 예에서 기판에 행해지는 처리를 도시하는 모식도다.
도 23은 다른 예에서 기판에 행해지는 처리를 도시하는 개략도다.
도 24는 본 발명의 다른 예를 설명하기 위한 모식도다.
도 25는 다른 예에서의 처리를 도시하는 개략도다.
도 26은 다른 예의 처리를 도시하는 모식도다.
도 27은 다른 예의 처리를 도시하는 모식도다.
도 28은 다른 예의 처리를 도시하는 모식도다.
도 29는 본 발명의 다른 예의 장치를 모식적으로 도시하는 종단면도다.
도 30은 본 발명의 실시예에서 얻어지는 특성을 도시하는 특성도다.
도 31은 본 발명의 실시예에서 얻어지는 특성을 도시하는 특성도다.
도 32는 본 발명의 실시예에서 얻어지는 특성을 도시하는 특성도다.
도 33은 본 발명의 실시예에서 얻어지는 특성을 도시하는 특성도다.
도 34는 종래의 방법에 의해 얻어지는 박막을 도시하는 개략도다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 진공 분위기에서 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 복수회 반복해서 박막을 형성함에 있어서, 박막의 형성 중에 기판에 플라즈마를 공급해서 기판 상의 박막의 개질 처리를 행하고 있기 때문에, 막 두께 방향에 걸쳐 치밀한 박막을 얻을 수 있다. 그리고, 박막의 형성 도중에 플라즈마의 강도를 변경하고 있기 때문에, 예를 들어 바탕막에 대한 플라즈마의 영향을 제어할 수 있고, 혹은 박막의 막 두께 방향의 치밀함의 정도를 맞출 수 있는 등, 양호한 디바이스 구조를 얻는 것에 기여할 수 있다.
[제1 실시 형태]
본 발명의 제1 실시 형태의 일례인 성막 장치에 대해 도 1~도 7을 참조해서 설명한다. 상기 성막 장치는, 도 1(도 3의 I-I'선에 따른 단면도)에 도시한 바와 같이, 평면 형상이 대략 원형인 편평한 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 설치되고, 당해 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 적재대인 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 진공 용기(1)는 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 착탈할 수 있도록 구성되어 있다. 천장판(11)은, 진공 용기(1) 내가 감압됨으로써, 용기 본체(12)의 상면의 주연부에 링 형상으로 설치된 시일 부재, 예를 들어 O링(13)을 통해 용기 본체(12) 측으로 끌어 당겨져 기밀 상태를 유지하고 있지만, 용기 본체(12)로부터 분리할 때에는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 상방으로 들어 올려져 있다.
회전 테이블(2)은, 중심부에서 원통 형상의 코어부(21)에 고정되고, 이 코어부(21)는, 연직 방향으로 신장하는 회전축(22)의 상단부에 고정되어 있다. 회전축(22)은 진공 용기(1)의 저부(14)를 관통하여, 그 하단부가 당해 회전축(22)을 연직축 주위로, 본 예에서는 시계 방향으로 회전시키는 회전 기구인 구동부(23)에 설치되어 있다. 회전축(22) 및 구동부(23)는, 상면이 개방된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 상기 케이스체(20)는 그 상면에 설치된 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있어, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지되어 있다.
회전 테이블(2)의 표면부에는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전 방향(둘레 방향)을 따라 복수 장, 예를 들어 5장의 기판인 반도체 웨이퍼(이하, "웨이퍼"라고 함)(W)를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 형성되어 있다. 상기 웨이퍼(W)는, 예를 들어 직경 치수가 300mm인 실리콘(Si)으로 구성되어 있으며, 도 8에 도시한 바와 같이, 표면에는 필러 형상 또는 라인 형상의 볼록부(90)가 복수 개소에 형성되어 있다. 볼록부(90)는 폭(d)을 갖고 있다. 또한, 도 3에는 편의상 1개의 오목부(24)에만 웨이퍼(W)를 그리고 있다.
오목부(24)는, 웨이퍼(W)의 직경보다 약간, 예를 들어 4mm 큰 직경과, 웨이퍼(W)의 두께와 동등한 깊이를 갖고 있다. 따라서, 웨이퍼(W)를 오목부(24)에 적재하면, 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면[웨이퍼(W)가 적재되지 않는 영역]이 맞춰지게 된다. 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼(W)의 이면을 지지하고 당해 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한, 예를 들어 후술하는 3개의 승강 핀이 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 오목부(24)는, 웨이퍼(W)를 위치 결정해서 회전 테이블(2)의 회전에 수반되는 원심력에 의해 튀어나오지 않도록 하기 위한 것이며, 기판 적재 영역에 상당한다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)에서의 오목부(24)의 통과 영역과 각각 대향하는 위치에는, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 제1 반응 가스 노즐(31) 및 제2 반응 가스 노즐(32)과, 2개의 분리 가스 노즐(41, 42)과, 플라즈마 발생부인 활성화 가스 인젝터(220)가 진공 용기(1)의 둘레 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향]에 서로 간격을 두고 방사상으로 배치되어 있다. 본 예에서는, 후술하는 반송구(15)에서 봤을 때 시계 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향]으로 활성화 가스 인젝터(220), 분리 가스 노즐(41), 제1 반응 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42) 및 제2 반응 가스 노즐(32)이 이 순서대로 배열되어 있고, 활성화 가스 인젝터(220) 및 노즐(31, 32, 41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 회전 테이블(2)의 회전 중심을 향해 웨이퍼(W)에 대향해서 수평으로 신장되도록 각각 설치되어 있다. 각 노즐(31, 32, 41, 42)의 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)는, 진공 용기(1)의 외주벽을 관통하고 있다. 반응 가스 노즐(31)은 제1 반응 가스 공급부로서 기능하고, 반응 가스 노즐(32)은 제2 반응 가스 공급부로서 기능하고, 분리 가스 노즐(41, 42)은 분리 가스 공급부로서 기능한다. 활성화 가스 인젝터(220)에 대해서는 나중에 상세하게 서술한다.
제1 반응 가스 노즐(31)은, 유량 조정 밸브 등을 통해, Si(실리콘)을 포함하는 제1 반응 가스, 예를 들어 디이소프로필아미노실란 또는 BTBAS(비스터셜부틸아미노실란, SiH2(NH-C(CH3)3)2) 가스의 가스 공급원(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있다. 제2 반응 가스 노즐(32)은, 마찬가지로 유량 조정 밸브 등을 통해, 제2 반응 가스, 예를 들어 O3(오존) 가스와 O2(산소) 가스의 혼합 가스의 가스 공급원(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은 각각 유량 조정 밸브 등을 통해 분리 가스인 N2(질소) 가스의 가스 공급원(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있다. 또한, 이하에는, 편의상 제2 반응 가스를 O3 가스로 하여 설명한다.
반응 가스 노즐(31, 32)의 하면측에는, 이들 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라 복수 개소에 가스 토출 구멍(도시 생략)이 예를 들어 등간격으로 형성되어 있다. 반응 가스 노즐(31)의 하방 영역은, Si 함유 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)이 되고, 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 웨이퍼(W)에 흡착한 Si 함유 가스와 O3 가스를 반응시키기 위한 제2 처리 영역(P2)이 된다.
분리 가스 노즐(41, 42)의 하면측에는, 가스 토출 구멍(도시 생략)이 예를 들어 등간격으로 형성되어 있다. 이들 분리 가스 노즐(41, 42)은, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)을 분리하는 분리 영역(D)을 형성하고, 이 분리 영역(D)에서의 진공 용기(1)의 천장판(11)에는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 개략 부채형의 볼록 형상부(4)가 형성되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 상기 볼록 형상부(4)에 형성된 홈부(43) 내에 수납되어 있다.
분리 가스 노즐(41, 42)에서의 회전 테이블(2)의 둘레 방향 양측에는, 각 반응 가스끼리의 혼합을 저지하기 위해서, 볼록 형상부(4)의 하면인 예를 들어 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)이 존재하고, 이 천장면(44)의 둘레 방향 양측에는, 당해 천장면(44)보다 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재하고 있다. 즉, 분리 가스 노즐(41)을 예로 들면, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측으로부터 제2 반응 가스가 침입하는 것을 저지하고, 또한 회전 방향 하류측으로부터 제1 반응 가스가 침입하는 것을 저지한다.
한편, 천장판(11)의 하면에는, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(4)에서의 회전 중심측의 부위와 연속해서 형성되는 동시에, 그 하면이 볼록 형상부(4)의 하면[천장면(44)]과 동일한 높이로 형성된 돌출부(5)가 형성되어 있다. 도 2 및 도 3은, 천장면(45)보다 낮으면서 분리 가스 노즐(41, 42)보다 높은 위치에서 천장판(11)을 수평으로 절단하여 도시하고 있다. 또한, 도 1에서는, 높은 천장면(45)이 설치되어 있는 영역에 대한 종단면을 도시하고 있고, 도 5에서는, 낮은 천장면(44)이 설치되어 있는 영역에 대한 종단면을 도시하고 있다.
볼록 형상부(4)의 주연부[진공 용기(1)의 외측 둘레측의 부위]는, 도 2 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 각 반응 가스끼리의 혼합을 저지하기 위해서, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하는 동시에 용기 본체(12)에 대하여 약간 이격하도록 L자형으로 굴곡되어 굴곡부(46)를 형성하고 있다. 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극 및 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 표면에 대한 천장면(44)의 높이와 마찬가지의 치수로 설정되어 있다.
용기 본체(12)의 내주벽은, 분리 영역(D) 이외의 부위에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위에서부터 저부(14)에 걸쳐 종단면 형상이 직사각형으로 외측에 움푹 들어가고, 이것에 의한 공간이 형성되어 있다. 이하, 제1 처리 영역(P1)에 연통하는 공간을 제1 배기 영역(E1)이라고 부르고, 제2 처리 영역(P2)에 연통하는 공간을 제2 배기 영역(E2)이라고 부른다. 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 배기 영역(E1)의 저부에는 제1 배기구(61)가 형성되고, 제2 배기 영역(E2)의 저부에는 제2 배기구(62)가 형성되어 있다. 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)는, 도 1에 도시한 바와 같이 각각 배기관(63)을 통해 진공 배기 기구인 예를 들어 진공 펌프(64)에 접속되어 있다. 또한, 배기관(63)에는, 진공 용기(1) 내의 압력을 조정하는 압력 조정부(65)가 설치되어 있다.
회전 테이블(2)과 진공 용기(1)의 저부(14)와의 사이의 공간에는, 도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이 가열부인 히터 유닛(7)이 설치되어, 회전 테이블(2)을 통해 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)를 프로세스 레시피에서 정해진 온도, 예를 들어 300℃로 가열하도록 되어 있다. 회전 테이블(2)의 주연 부근의 하방측에는, 회전 테이블(2)의 상방 공간에서부터 배기 영역(E1, E2)에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 놓여 있는 분위기를 구획해서 회전 테이블(2)의 하방 영역으로의 가스의 침입을 억제하기 위해서, 히터 유닛(7)을 전체 둘레에 걸쳐 둘러싸도록 링 형상의 커버 부재(71)가 설치되어 있다. 상기 커버 부재(71)는, 회전 테이블(2)의 외측 둘레부 및 당해 외측 둘레부보다 외주측을 하방측으로부터 면하도록 설치된 내측 부재(71a)와, 이 내측 부재(71a)와 진공 용기(1)의 내벽면과의 사이에 설치된 외측 부재(71b)를 구비하고 있다. 상기 외측 부재(71b)는, 상술한 배기구(61, 62)의 상방측에서는 이들 배기구(61, 62)와 회전 테이블(2)의 상방 영역을 연통시키기 위해서, 예를 들어 원호 형상으로 잘려져 배기 영역(E1, E2)을 이루고, 굴곡부(46)의 하방측에서는 상단부면이 당해 굴곡부(46)에 근접하도록 배치되어 있다.
진공 용기(1)의 저부(14)는, 코어부(21)에 접근하도록 상방측으로 돌출되어 돌출부(12a)를 이루고 있다. 상기 돌출부(12a)와 코어부(21)의 사이는 좁은 공간으로 되어 있고, 상기 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N2 가스를 상술한 좁은 공간 내에 공급하여 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 설치되어 있다. 또한, 진공 용기(1)의 저부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방측 위치에서 둘레 방향의 복수 부위에, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다. 상기 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2)의 사이에는, 당해 히터 유닛(7)이 설치된 영역으로의 가스의 침입을 억제하기 위해서, 상술한 외측 부재(71b)의 내주벽에서부터 돌출부(12a)의 상단부와의 사이를 둘레 방향에 걸쳐 접속하는, 예를 들어 석영으로 이루어지는 덮개 부재(7a)가 설치되어 있다.
또한, 진공 용기(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있어, 천장판(11)과 코어부(21)의 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N2 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는, 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)을 통해 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역측의 표면을 따라 주연을 향해 토출되어, 회전 테이블(2)의 중심부를 통해 반응 가스(Si 함유 가스 및 O3 가스)가 혼합되는 것을 방지하고 있다.
또한, 진공 용기(1)의 측벽에는 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이 외부의 반송 아암(10)과 회전 테이블(2)의 사이에서 기판인 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있고, 이 반송구(15)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐되도록 되어 있다. 또한, 회전 테이블(2)에서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)는 이 반송구(15)에 면하는 위치에서 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지기 때문에, 회전 테이블(2)의 하방측에서 전달 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통해서 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용의 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다.
다음으로, 상술한 활성화 가스 인젝터(220)에 대해 상세하게 서술한다. 활성화 가스 인젝터(220)는, 웨이퍼(W)가 적재되는 오목부(24)의 상방측에서의 회전 테이블(2)의 중심측으로부터 회전 테이블(2)의 외주측에 걸쳐 플라즈마를 발생시켜, 플라즈마에 의해 Si 함유 가스와 O3 가스의 반응에 의해 웨이퍼(W) 상에 성막된 반응 생성물인 산화 실리콘막(SiO2막)을 개질하기 위한 것이다. 상기 활성화 가스 인젝터(220)는, 도 4 및 도 7에 도시한 바와 같이, 플라즈마 발생용의 처리 가스를 진공 용기(1) 내에 공급하기 위한, 예를 들어 석영으로 이루어지는 처리 가스 공급부를 이루는 가스 도입 노즐(34)과, 이 가스 도입 노즐(34)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 설치되고, 가스 도입 노즐(34)로부터 도입되는 처리 가스를 플라즈마화하기 위한 각각 석영으로 이루어지는 서로 평행한 한 쌍의 시스관(35a, 35b)을 구비하고 있다. 가스 도입 노즐(34) 및 시스관(35a, 35b)은, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)와 각각 평행해지도록, 또한, 회전 테이블(2)의 회전 방향에 대하여 직교하도록, 진공 용기(1)의 외주면에 설치된 기단부(80a)로부터 회전 테이블(2)의 중심부측을 향해 진공 용기(1) 내에 각각 기밀하게 삽입되어 있다. 또한, 시스관(35a, 35b)의 기단부측에는 보호관(37)(도 2 및 도 7)이 접속되어 있다. 가스 도입 노즐(34)에는, 길이 방향을 따라 복수의 가스 구멍(341)이 형성되어 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 가스 도입 노즐(34)에는, 플라즈마 발생용의 처리 가스를 공급하는 플라즈마 가스 도입로(251)의 일단부측이 접속되어 있고, 이 플라즈마 가스 도입로(251)의 타단부측은, 2개로 분기해서 각각 밸브(252) 및 유량 조정부(253)를 통해 Ar(아르곤) 가스의 공급원(254) 및 O2 가스의 공급원(255)에 각각 접속되어 있다.
시스관(35a, 35b)은, 예를 들어 석영, 알루미나(산화알루미늄) 혹은 이트 리아(산화이트륨, Y2O3)에 의해 구성되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 시스관(35a, 35b)의 내부에는, 예를 들어 니켈 합금이나 티탄 등으로 이루어지는 전극(36a, 36b)이 각각 삽입되고, 이에 의해 평행 전극이 구성되어 있다. 이들 전극(36a, 36b)의 하단부면과 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)의 표면과의 사이의 이격 거리(k)는, 본 실시 형태에서는 예를 들어 7mm로 되어 있다. 이들 전극(36a, 36b)에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 정합기(225)를 통해 예를 들어 13.56MHz, 예를 들어 500W 이하의 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원(224)이 접속되어 있고, 후술하는 제어부(100)에 의해 전극(36a, 36b)에 공급하는 전력량이 조정된다. 또한, 도 7 이외에는, 시스관(35a, 35b)을 간략화해서 도시하고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 가스 도입 노즐(34) 및 시스관(35a, 35b)에는, 커버체(221)가 설치되어 있다. 커버체(221)는, 가스 도입 노즐(34) 및 시스관(35a, 35b)을 상방 및 측방으로부터 (장변 방향 및 단변 방향에서의 양측면을) 덮도록 배치되어 있다. 커버체(221)는 절연체, 예를 들어 석영에 의해 구성되어 있다. 또한, 커버체(221)에는, 활성화 가스 인젝터(220)의 길이 방향을 따라서 연장되고, 커버체(221)의 양측면의 하단부로부터 외측을 향해 플랜지 형상으로 수평으로 연장되는 기류 규제면(222)이 설치되어 있다. 기류 규제면(222)은, 회전 테이블(2)의 상류측으로부터 통류하는 O3 가스나 N2 가스의 커버체(221)의 내부 영역으로의 침입을 억제하기 위해서, 기류 규제면(222)의 하단부면과 회전 테이블(2)의 상면과의 사이의 간극 치수(t)가 작아지도록, 또한, 회전 테이블(2)의 중심부측으로부터 가스류가 빨라지는 회전 테이블(2)의 외주측을 향할수록, 그 폭(u)이 넓어지도록 형성되어 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 커버체(221)는, 진공 용기(1)의 천장판(11)에 접속되는 복수의 지지 부재(223)에 의해 지지되어 있다.
또한, 상기 성막 장치에는, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)가 설치되어 있고, 이 제어부(100)의 메모리 내에는 후술하는 성막 스텝 및 개질 스텝으로 이루어지는 성막-개질 처리를 행하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램에 의해 행해지는 이들 성막 스텝 및 개질 스텝에 대해 간단히 설명하면, 성막 스텝에서는 Si 함유 가스와 O3 가스에 의해 반응 생성물인 산화 실리콘막이 형성되고, 개질 스텝에서는 반응 생성물의 개질(치밀화)이 행해진다. 그리고, 반응 생성물이 복수층에 걸쳐 적층되도록, 이들 성막 스텝 및 개질 스텝이 예를 들어 교대로 반복된다. 이때, 후술하는 바와 같이, 복수회 행해지는 개질 스텝에서, 박막을 막 두께 방향에 걸쳐 균일하게 개질하기 위해서, 또한 웨이퍼(W)에 대해서는 플라즈마의 도달(투과)을 억제하여 당해 웨이퍼(W)를 구성하는 실리콘의 산화가 가능한 한 일어나지 않도록, 제어부(100)로부터 고주파 전원(224)에 대하여 제어 신호를 출력함으로써, 플라즈마의 강도를 조정(변경)하고 있다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 반응 생성물의 적층 막 두께가 얇을 때(성막-개질 처리를 개시한 초기)에는 플라즈마의 강도를 제로에 하는 동시에, 반응 생성물의 적층 막 두께가 증가할수록(성막 스텝의 횟수가 증가할수록), 웨이퍼(W)에 공급하는 플라즈마의 강도를 단계적으로 크게 하고 있다. 부수적으로, 제어부(100)는, 진공 용기(1) 내의 내부 압력을 조정하도록 압력 조정부(65)에 제어 신호를 출력할 수도 있다.
여기서, "플라즈마의 강도"란, 웨이퍼(W)에서 봤을 때의 [웨이퍼(W)가 노출되는] 플라즈마의 강도이며, 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 전극(36a, 36b)에 공급하는 전력량, 진공 용기(1) 내의 압력, 나아가 플라즈마의 조사 시간이나 웨이퍼(W)와 전극(36a, 36b)의 사이의 이격 거리(k) 등에 의해 변화된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)에서 본 플라즈마의 강도를 간단히 나타내기 위해서, 도 10에 도시한 바와 같이, 플라즈마를 실리콘 웨이퍼(W)에 180초간 연속해서 조사했을 때, 당해 웨이퍼(W)의 표면(실리콘층)이 산화되는 막 두께(j)를 지표로서 사용하고 있다. 즉, 예를 들어 웨이퍼(W)에 임의의 조건에서 플라즈마를 180초간 조사했을 때, 웨이퍼(W)의 표층에 산화막이 10Å(1nm) 생성된 경우에는, "산화막 두께(j)가 10Å(1nm)에 상당하는 플라즈마의 강도"라고 하고, 또한, 웨이퍼(W)의 표층에 산화막이 20Å(2nm) 생성된 경우에는, "산화막 두께(j)가 20Å(2nm)에 상당하는 플라즈마의 강도"라고 하고 있다.
그리고, 성막-개질 처리를 행하고 있는 동안에는, 진공 용기(1) 내의 압력 등의 파라미터를 일정 값으로 고정하는 동시에, 전극(36a, 36b)에 공급하는 전력량을 조정함으로써, 플라즈마의 강도를 조정하고 있다. 구체적으로는, 전극(36a, 36b)과 웨이퍼(W)의 사이의 이격 거리(k)를 상술한 바와 같이 설정하는 동시에, 진공 용기(1) 내의 압력을 266Pa(2Torr)이라고 한 경우에는, 직경 치수가 300mm인 웨이퍼(W)에서는, "산화막 두께(j)가 10Å(1nm)에 상당하는 플라즈마의 강도"란, 전극(36a, 36b)에 공급하는 전력량이 30W이며, "산화막 두께(j)가 20Å(2nm)에 상당하는 플라즈마의 강도"란, 전극(36a, 36b)에 공급하는 전력량이 65W이다. 이 산화막 두께(j)와 전력량의 대응 관계는, 진공 용기(1) 내의 압력 등의 처리 파라미터 등에 의해 다양하게 변화되기 때문에, 예를 들어 미리 더미 웨이퍼를 사용해서 실험을 행함으로써 구할 수 있다.
또한, 상술한 프로그램은 후술하는 장치의 동작을 실행하도록 스텝 군이 짜여져 있어, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체인 기억부(101)로부터 제어부(100) 내에 인스톨된다.
다음으로, 상술한 실시 형태의 작용에 대해 설명한다. 우선, 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하고, 외부로부터 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해 웨이퍼(W)를 회전 테이블(2)의 오목부(24) 내에 전달한다. 이 전달은, 오목부(24)가 반송구(15)에 면하는 위치에 정지했을 때에 오목부(24)의 저면의 관통 구멍을 통해 진공 용기의 저부측에서 도시하지 않은 승강 핀이 승강함으로써 행해진다. 이러한 웨이퍼(W)의 전달을 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시켜서 행하여, 회전 테이블(2)의 5개의 오목부(24) 내에 각각 웨이퍼(W)를 적재한다. 계속해서 게이트 밸브를 폐쇄하고, 진공 펌프(64)에 의해 진공 용기(1) 내를 진공 상태로 하는 동시에, 회전 테이블(2)을 예를 들어 120rpm으로 시계 방향으로 회전시키면서 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 예를 들어 300℃로 가열한다. 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스인 N2 가스를 소정의 유량으로 토출하고, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72, 72)으로부터도 N2 가스를 소정의 유량으로 토출한다. 계속해서, 반응 가스 노즐(31, 32)로부터 각각 Si 함유 가스 및 O3 가스를 토출하는 동시에, 가스 도입 노즐(34)로부터 Ar 가스 및 O2 가스를 각각 9.5slm, 0.5slm으로 토출한다. 또한, 그리고, 압력 조정 수단(65)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정한 처리 압력, 예를 들어 266Pa(2Torr)로 조정한다.
회전 테이블(2)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에는 제1 처리 영역(P1)에서 Si 함유 가스가 흡착하고, 계속해서 제2 처리 영역(P2)에서 웨이퍼(W) 상에 흡착한 Si 함유 가스가 산화되어, 박막 성분인 산화 실리콘막의 분자층이 1층 혹은 복수층 형성되어 반응 생성물의 성막 스텝(각 반응 가스의 공급 사이클)이 행해진다. 이때, 전극(36a, 36b)에 고주파 전력을 공급하지 않았기 때문에, 플라즈마의 강도는 제로(제1 강도)가 된다. 그로 인해, 산화 실리콘막 중에는, 예를 들어 Si 함유 가스 중에 포함되는 잔류기 때문에, 수분(OH기)이나 유기물 등의 불순물이 포함되어 있는 경우가 있다. 이렇게 해서 도 9 및 도 11에 도시한 바와 같이 회전 테이블(2)을 회전시켜서 반응 생성물의 막 두께가 예를 들어 10Å(1nm)이 될 때까지 성막 스텝을 계속한 후, 상술한 산화막 두께(j)가 15Å(1.5nm)에 상당하는 플라즈마의 강도가 되도록, 전극(36a, 36b)간에 45W의 전력(제2 강도)을 공급한다. 또한, 도 11은, 웨이퍼(W) 및 웨이퍼(W) 상에 적층되는 반응 생성물을 모식적으로 도시하고 있다. 후술하는 도 12 및 도 13에 대해서도 마찬가지이다.
활성화 가스 인젝터(220)에 있어서, 가스 도입 노즐(34)로부터 각 가스 구멍(341)을 통해 각각의 시스관(35a, 35b)을 향해 토출된 아르곤 가스 및 O2 가스는, 시스관(35a, 35b)간의 영역에 공급되는 고주파에 의해 활성화되어, 예를 들어 이온이나 래디컬 등의 플라즈마가 생성한다. 이 플라즈마(활성종)는, 활성화 가스 인젝터(220)의 하방측에서 회전 테이블(2)과 함께 이동(회전)하는 웨이퍼(W)를 향해 하강해 나간다. 그리고, 이 활성화 가스 인젝터(220)의 하방 영역에 웨이퍼(W)가 도달하면, 플라즈마에 의해 산화 실리콘막의 개질 스텝이 행해지게 된다. 구체적으로는, 도 14에 모식적으로 도시한 바와 같이, 예를 들어 플라즈마가 웨이퍼(W)의 표면에 충돌함으로써, 예를 들어 산화 실리콘막으로부터 불순물이 방출되거나, 산화 실리콘막 내의 원소가 재배열되어 산화 실리콘막의 치밀화(고밀도화)가 꾀해지게 된다.
이때, 플라즈마 강도를 상술한 바와 같이 설정하고 있으므로, 도 12의 좌측에 모식적으로 도시한 바와 같이, 플라즈마는, 상층측의 반응 생성물로부터 웨이퍼(W)의 표층(실리콘층)에 근접하는 위치에까지 걸쳐서 진입(투과)한다. 그로 인해, 웨이퍼(W) 상에 적층된 반응 생성물에 대해서는 개질이 막 두께 방향에 걸쳐 행해지고, 즉 플라즈마의 강도를 제로로 설정해서 성막한 상술한 반응 생성물에 대해서 개질이 행해지고, 한편 웨이퍼(W)의 표면에 대해서는 산화가 억제된다. 이렇게 해서 반응 생성물의 막 두께가 예를 들어 20Å(2nm)이 될 때까지 회전 테이블(2)을 회전시킴으로써 성막 스텝과 개질 스텝으로 이루어지는 성막-개질 처리를 예를 들어 복수회 반복한다. 성막 스텝을 반복함으로써, 반응 생성물의 막 두께가 점차 증가하기 때문에, 각각의 개질 스텝에서 플라즈마가 도달하는 깊이 위치는, 점차 웨이퍼(W)의 표면으로부터 상방측으로 이동해 간다. 또한, 도 12에서, 상하 방향으로 신장되는 화살표는 플라즈마의 강도를 모식적으로 도시하고 있다. 후술하는 도 13에 대해서도 마찬가지이다.
여기서, 진공 용기(1) 내에는, 활성화 가스 인젝터(220)와 제2 반응 가스 노즐(32)의 사이에 분리 영역(D)을 형성하지 않고 있으므로, 회전 테이블(2)의 회전에 이끌려 활성화 가스 인젝터(220)를 향해 상류측으로부터 O3 가스나 N2 가스가 통류되어 온다. 그러나, 커버체(221)를 설치하고 있기 때문에, 활성화 가스 인젝터(220)를 향해 상류측으로부터 흘러오는 가스는, 도 7에 도시한 바와 같이, 커버체(221)의 상방 영역을 통해 하류측의 배기구(62)로 통류해 나간다. 또한, 개질 처리에 의해 산화 실리콘막으로부터 배출된 불순물은, 그 후 가스화하여 O2 가스나 N2 가스 등과 함께 배기구(62)를 향해 배기되어 나간다.
또한, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)의 사이에 N2 가스를 공급하고, 또한 중심부 영역(C)에도 분리 가스인 N2 가스를 공급하고 있으므로, 도 15에 도시한 바와 같이, Si 함유 가스와 O3 가스 및 처리 가스가 서로 혼합되지 않도록 각 가스가 배기되게 된다. 또한, 회전 테이블(2)의 하방측을 N2 가스에 의해 퍼지 하고 있기 때문에, 배기 영역(E)에 유입된 가스가 회전 테이블(2)의 하방측을 빠져나가, 예를 들어 Si 함유 가스가 O3 가스의 공급 영역에 유입될 우려는 전혀 없다.
계속해서, 상술한 산화막 두께(j)가 37Å(3.7nm)에 상당하는 플라즈마의 강도가 되도록, 전극(36a, 36b)간에 150W의 전력을 공급한다. 이 경우에도, 도 13에 도시한 바와 같이, 플라즈마가 웨이퍼(W)의 표층에 근접하는 위치까지 도달하여, 반응 생성물의 적층체에 대하여 막 두께 방향에 걸쳐서 개질이 행해지는 동시에, 웨이퍼(W)의 표면의 산화가 억제된다. 계속해서 또한 반응 생성물의 막 두께가 100Å(10nm)이 될 때까지 성막-개질 처리를 계속하면, 도 16에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면(실리콘)의 산화가 억제된 상태에서, 당해 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 볼록부(90)의 형상에 따르도록, 막 두께 방향에 걸쳐서 치밀한 박막이 성막된다. 따라서, 볼록부(90)에 대하여 박막의 성막(플라즈마의 조사)에 의한 폭(d)의 감소가 억제된다.
상술한 실시 형태에 따르면, Si 함유 가스와 O3 가스를 사용해서 웨이퍼(W)에 반응 생성물을 형성하는 성막 스텝과, 플라즈마에 의해 상기 반응 생성물을 개질하는 개질 스텝으로 이루어지는 성막-개질 처리를 복수회 행하는 동시에, 각각의 개질 스텝에서, 반응 생성물의 적층 막 두께가 얇을 때(성막-개질 처리를 개시한 초기)에는 플라즈마의 강도를 제로로 하는 동시에, 반응 생성물의 적층 막 두께가 증가할수록(성막 스텝의 횟수가 증가할수록), 웨이퍼(W)에 공급하는 플라즈마의 강도를 단계적으로 크게 하고 있다. 그로 인해, 플라즈마에 의한 웨이퍼(W)의 표면의 산화를 억제하면서, 막 두께 방향에 걸쳐서 치밀한 박막을 얻을 수 있다. 따라서, 상술한 도 16에 도시한 바와 같이, 양호한 디바이스 구조를 얻을 수 있다.
또한, 진공 용기(1)의 내부에 있어서, 회전 테이블(2)의 둘레 방향에서 웨이퍼(W)가 각 처리 영역(P1, P2)을 통과하는 경로의 도중에 성막 처리에 간섭하지 않도록 개질 처리를 행하고 있기 때문에, 예를 들어 박막의 성막이 완료한 후에 개질 처리를 행하는 것보다 단시간에 개질 처리를 행할 수 있다.
상술한 예에서는, 플라즈마의 강도를 단계적으로 크게 했지만, 도 17 및 도 18에 도시한 바와 같이, 성막 스텝의 횟수가 많아질수록, 즉 회전 테이블(2)이 예를 들어 1회전 할 때마다, 플라즈마의 강도를 연속적으로 크게 해도 좋다. 이 경우에도, 성막-개질 처리를 개시한 초기[반응 생성물이 10Å(1nm)까지]에는, 플라즈마의 강도는 제로로 설정된다. 이렇게 플라즈마의 강도를 조정함으로써, 각각의 개질 스텝에서, 플라즈마가 웨이퍼(W)의 표층에 근접하는 위치에 도달하기 때문에, 막 두께 방향에 걸쳐서 개질이 양호하게 행해진다. 또한, 도 18은, 웨이퍼(W) 및 반응 생성물을 모식적으로 도시하고 있고, 플라즈마의 강도에 대해서는 상하 방향으로 신장되는 화살표에 의해 나타내고 있다.
여기서, 성막-개질 처리를 개시한 초기에, 플라즈마의 강도를 예를 들어 상술한 산화막 두께(j)가 2Å(0.2nm)에 상당하도록, 전극(36a, 36b)간의 전력을 5W 정도로 설정해도 좋지만, 이렇게 약한 출력의 플라즈마를 안정적으로 유지하는 것이 곤란하기 때문에, 상술한 바와 같이 제로로 하는 것이 바람직하다.
[제2 실시 형태]
계속해서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서, 상술한 산화 실리콘막을 게이트 산화막으로서 사용하는 경우에 대해 설명한다. 이 게이트 산화막에서는, 산화 실리콘막과 하층측의 실리콘층[웨이퍼(W)]과의 사이에서의 계면의 평탄성이 높은 것이 특히 중요하며, 한편 통상의 CVD(Chemical Vapor Deposition)나 ALD(Atomic Layer Deposition) 또는 MLD(Molecular Layer Deposition)에 의해 성막한 산화 실리콘막은, 도 19에 도시한 바와 같이, 평탄성이 열산화막 등에 비해 나쁜 경우가 있다. 따라서, 실리콘으로 이루어지는 하층막과, 당해 하층막의 상층측의 산화 실리콘막과의 사이의 계면에 대해서 양호한 평탄성을 얻을 수 있는 성막 방법에 대해 이하에 설명한다.
구체적으로는, 회전 테이블(2)을 회전시켜서 성막 스텝과 개질 스텝을 교대로 행함에 있어서, 도 20 및 도 23에 도시한 바와 같이, 반응 생성물의 막 두께가 30Å(3nm)에 이르기까지는, 산화막 두께(j)가 53Å(5.3nm)에 상당하는 제2 강도로[전극(36a, 36b)에 공급하는 전력을 400W로 설정해서) 개질 스텝을 행한다. 이 플라즈마는, 반응 생성물을 뚫고 나가 하층측의 웨이퍼(W)에 도달하여, 당해 웨이퍼(W)의 표면을 산화한다.
그로 인해, 웨이퍼(W)의 실리콘으로 이루어지는 바탕막(91) 상에는, 도 21에 도시한 바와 같이, 바탕막(91)의 플라즈마 산화에 의해 생성한 제1 산화 실리콘막(92)과, 성막-개질 처리에 의해 형성된 제2 산화 실리콘막(93)이 하측으로부터 이 순서대로 적층되게 된다. 즉, 외관상, 웨이퍼(W)[바탕막(91)]에는, 이들 산화 실리콘막(92, 93)으로 이루어지는 산화막(94)이 형성되어 있다고 할 수 있다. 일반적으로, 플라즈마 산화에 의해 형성된 산화 실리콘막과 바탕의 계면의 평탄성은 열산화막보다 좋기 때문에, 이 계면[바탕막(91)과 산화막(94)의 사이의 계면]의 평탄성도 양호해진다. 또한, 상술한 바와 같이 각각의 성막 스텝에서 반응 생성물이 1층 또는 복수층의 분자층씩 적층되어 가므로, 웨이퍼(W)의 면 내에 걸쳐서 반응 생성물의 막 두께가 정렬되기 때문에, 당해 반응 생성물을 통해 웨이퍼(W)에 도달하는 플라즈마의 깊이에 대해서도 면 내에 걸쳐서 정렬되게 된다. 따라서, 바탕막(91)과 제1 산화 실리콘막(92)의 사이의 계면은, 면 내에 걸쳐서 평탄해진다.
그 후, 도 22에 도시한 바와 같이, 반응 생성물의 막 두께가 100Å(10nm)에 도달할 때까지, 성막 스텝과 함께 산화막 두께(j)가 37Å(3.7nm)에 상당하는 제1 강도로 개질 스텝을 행하면, 바탕막(91)과의 사이의 계면이 평활하면서 또한 막 두께 방향에 걸쳐서 치밀한 박막이 얻어진다. 여기서, 플라즈마의 강도를 산화막 두께(j)가 53Å(5.3nm)에 상당하는 강도에서부터 산화막 두께(j)가 37Å(3.7nm)에 상당하는 강도까지 작게 하는 것은, 기초 산화막 두께[제1 산화 실리콘막(92)]가 두꺼워지는 것을 그 시점에서 확실하게 정지시켜, 산화막 두께의 제어성을 향상하기 위해서다.
또한, 상술한 예에서는 성막 초기에 플라즈마의 강도를 크게 했지만, 웨이퍼(W)의 표면을 산화하는 동시에 치밀한 박막을 형성함에 있어서 이하와 같이 해도 좋다. 구체적으로는, 각 반응 가스의 공급을 개시하기 전에, 진공 분위기로 유지된 진공 용기(1) 내에서 웨이퍼(W)를 적재한 회전 테이블(2)을 회전시키는 동시에, 활성화 가스 인젝터(220)에서 플라즈마를 발생시킨다. 박막이 형성되지 않은 웨이퍼(W)의 표면에 플라즈마가 조사되기 때문에, 표면이 플라즈마에 의해 빠르게 산화된다. 그리고, 회전 테이블(2)을 복수회 예를 들어 2회 이상 회전시킨 후, 각 반응 가스 및 분리 가스를 진공 용기(1) 내에 공급하여 박막의 성막과 개질을 개시한다. 이러한 경우에도, 웨이퍼(W)의 표면에는 산화막(94)이 형성되는 동시에, 치밀한 박막이 얻어진다. 이때, 플라즈마의 강도에 대해서는, 성막을 개시한 후, 성막을 개시하기 전보다 약하게 해도 좋고, 혹은 성막 개시 전후를 일치시켜도 좋다.
따라서, 이상의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 플라즈마의 강도를 조정함으로써, 박막의 하지층에 대한 영향을 제어하고 있다고 할 수 있다.
[제3 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도 24는, 상술한 제2 실시 형태에서 개질 스텝을 복수회 행함에 있어서, 다층으로 적층된 반응 생성물을 모식적으로 도시한 것이다. 도 24에는, 각각의 반응 생성물에 대하여 조사된 플라즈마에 대해서 모식적으로 화살표로 도시하고 있다. 또한, 각각의 플라즈마는, 막 두께 방향에 걸쳐서 예를 들어 각각 복수층의 반응 생성물을 투과(조사)하고 있는 것으로 한다. 각각의 플라즈마를 나타내는 화살표에 대해서는, 하층측의 반응 생성물에 조사된 플라즈마에 대하여, 상층측에 조사된 플라즈마를 모식적으로 순차 우측으로 간격을 두고 묘화하고 있다.
여기서, 웨이퍼(W)의 표층으로부터 30Å(3nm)~100Å(10nm)까지의 반응 생성물에 대해서, 도 24로부터 알 수 있는 바와 같이, 하층측에서는 각각의 반응 생성물의 층에 대하여 각각 동일한 횟수의 개질 스텝이 행해지고 있지만(동일한 양의 플라즈마가 조사되었지만), 상층측을 향함에 따라서 개질 스텝의 횟수가 적어져, 다층으로 적층된 반응 생성물의 층 중 가장 상층측의 반응 생성물에 대해서는, 개질 스텝이 한번 밖에는 행해지지 않았다. 그로 인해, 30Å(3nm)~100Å(10nm)까지의 반응 생성물에 대해서, 상층측의 반응 생성물에서는 개질이 불충분하게 되어 있는 경우가 있고, 한편 하층측의 반응 생성물[웨이퍼(W)의 표층으로부터 30Å(3nm) 부근의 반응 생성물]에 대해서는, 플라즈마의 조사량이 지나치게 많은 경우가 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 표층으로부터 30Å(3nm)까지의 반응 생성물에 대해서는, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면을 산화하기 위해서 산화막 두께(j)가 53Å(5.3nm)에 상당하는 강도로 플라즈마를 조사하고 있기 때문에, 상술한 30Å(3nm)~100Å(10nm)까지의 반응 생성물보다 플라즈마의 조사량이 많은 경우가 있다.
따라서, 막 두께 방향에 걸쳐서 플라즈마의 조사량(반응 생성물의 개질의 정도)이 맞춰지도록 플라즈마의 강도를 조정하고 있다. 구체적으로는, 도 25 및 도 26에 도시한 바와 같이, 박막의 상층측인 80Å(8nm)~100Å(10nm)의 반응 생성물에 대해서는, 당해 상층측에서의 플라즈마의 강도를 하층측보다 강하게 하기(개질의 정도를 맞추기) 위하여, 상술한 도 23에 도시한 예보다 강한 제3 강도[산화막 두께(j)가 53Å(5.3nm)에 상당하는 강도]로 플라즈마를 조사하고 있다. 또한, 30Å(3nm)~80Å(8nm)까지의 반응 생성물에 대해서는, 하층측[웨이퍼(W)의 표층으로부터 30Å(3nm)까지]의 반응 생성물에 대하여 조사되는 플라즈마의 강도를 억제하기 위해서, 산화막 두께(j)가 15Å(1.5nm)에 상당하는 강도에서부터 산화막 두께(j)가 37Å(3.7nm)에 상당하는 강도까지 직선적으로 크게 하고 있다. 이렇게 플라즈마의 강도를 조정함으로써, 막 두께 방향에 걸쳐서 개질의 정도가 맞춰지므로, 균일한 막질의 박막을 얻을 수 있다.
이때, 도 27에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표층에서부터 0~10Å(1nm)에 대해서는 바탕막(91)을 산화하기 위해서 산화막 두께(j)가 53Å(5.3nm)에 상당하는 강도로 플라즈마를 조사하고, 10Å(1nm)~100Å(10nm)에 대해서는 산화막 두께(j)가 15Å(1.5nm)에 상당하는 강도에서부터 산화막 두께(j)가 53Å(5.3nm)에 상당하는 강도까지 플라즈마의 강도를 곡선적으로 크게 해도 좋다.
또한, 상술한 제1 실시 형태에서도, 이 제3 실시 형태와 같이 막 두께 방향에 걸쳐서 막질을 균질화해도 좋고, 구체적으로는 도 28에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표층에서부터 0~40Å(4nm)까지는 산화막 두께(j)가 15Å(1.5nm)에 상당하는 강도에서부터 산화막 두께(j)가 20Å(2nm)에 상당하는 강도까지 곡선적으로 플라즈마의 강도를 크게 하고, 40Å(4nm)~70Å(7nm)에 대해서는 플라즈마의 강도를 제로로 한다. 그리고, 70Å(7nm)~100Å(10nm)에 대해서는 산화막 두께(j)가 30Å(3nm)에 상당하는 강도[전극(36a, 36b)에 공급하는 전력:110W]에서부터 산화막 두께(j)가 53Å(5.3nm)에 상당하는 강도까지 곡선적으로 플라즈마의 강도를 크게 해도 좋다. 이렇게 플라즈마의 강도를 조정함으로써, 박막의 하층의 웨이퍼(W)의 산화를 억제하면서, 막 두께 방향에 걸쳐서 막질이 균질한 박막을 얻을 수 있다. 이 경우에도, 성막을 개시한 초기(예를 들어 막 두께가 10Å(1nm)에 도달할 때까지)는, 플라즈마의 강도를 제로로 해도 좋다.
즉, 본 발명의 실시 형태에서는, 디바이스의 요구되는 특성에 따라, 박막의 막 두께 방향에서의 플라즈마의 강도를 조정하고 있다. 그리고, 플라즈마의 강도를 조정함으로써, 상술한 바와 같이 막 두께 방향에 걸쳐서 막질을 균질화해도 좋고, 혹은 불균일하게 해도 좋다. 예를 들어, 산화 실리콘막을 게이트 산화막으로서 사용하는 경우에는, 상술한 바와 같이 바탕막(91)과 산화막(94)의 사이의 계면을 평활하게 하여 채널에서의 캐리어의 이동도(mobility)를 좋게 하는 동시에, 산화막(94)에서는, 성막되는 각 층이, 개질에 필요 충분한 플라즈마 강도를 갖는 플라즈마에 개질에 필요 충분한 시간 노출되도록 함으로써, 리크 전류가 적고 신뢰성이 높은 막질을 얻을 수 있다. 또한, 산화막(94)의 상층측에 대해서는, 플라즈마의 강도를 더욱 높게 설정함으로써 밀도를 높게 하여 가스 배리어성을 갖게 하는 등, 디바이스에 따라서 막 두께 방향에서의 막질을 조정해도 좋다.
상술한 각 예에서는, 성막 스텝과 개질 스텝을 교대로 행했지만, 즉 회전 테이블(2)을 회전시키면서 Si 함유 가스 및 O3 가스의 공급과 플라즈마의 조사를 행했지만, 복수회의 성막 스텝마다 개질 스텝을 행해도 좋다. 이 경우에는, 성막 스텝을 연속해서 행하는 동안에는 전극(36a, 36b)에 대한 고주파 전력의 공급을 정지하고, 개질 스텝을 행할 때에는 전극(36a, 36b)에 고주파 전력을 공급한다. 또한, 개질 스텝을 행할 때에는, 예를 들어 Si 함유 가스와 O3 가스의 공급을 정지하고, 회전 테이블(2)을 복수회 회전시킴으로써, 이른바 개질 스텝을 연속해서 복수회 행해도 좋다.
상술한 예에서는, 플라즈마를 발생시킴에 있어서 2개의 전극(36a, 36b)을 사용했지만, 길이 방향의 도중 부위에서 굴곡되어 대략 U자형을 이루는 전극을 사용하여, 당해 전극의 굴곡 부분을 회전 테이블(2)의 중심측에 배치하는 동시에, 전극의 양단부측을 진공 용기(1)의 측벽으로부터 외부로 기밀하게 각각 관통시켜, 이 전극에 고주파를 공급함으로써, ICP(유도 결합형)의 플라즈마를 발생시켜도 좋다. 또한, 플라즈마원으로는, 마이크로파를 사용한 표면파(SWP) 플라즈마나 ECR 플라즈마를 사용해도 된다. 또한, 제2 반응 가스 노즐(32)을 설치하지 않고, 활성화 가스 인젝터(220)로부터 공급되는 처리 가스(아르곤 가스 및 O2 가스)의 플라즈마에 의해, 웨이퍼(W) 상의 Si 함유 가스의 산화 및 반응 생성물의 개질을 행해도 좋다. 또한, 상술한 각 예에서는 주로 플라즈마의 강도를 바꿈에 있어서 전극(36a, 36b)에 공급하는 전력량을 조정했지만, 후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 이 전력량 대신에, 혹은 전력량과 함께 진공 용기(1) 내의 압력을 조정해도 좋다. 또한, 제2 반응 가스로서 O2 가스 또는 O3 가스를 사용하고, 플라즈마 발생용의 처리 가스로는 아르곤 가스와 함께 O3 가스를 사용해도 된다.
또한, 상술한 예에서는, Si 함유 가스와 O3 가스를 사용해서 산화 실리콘막을 성막하는 예에 대해서 설명했지만, 예를 들어 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스로서 각각 Si 함유 가스와 암모니아(NH3) 가스를 사용해서 질화 실리콘막을 성막해도 좋다. 이 경우에는, 플라즈마를 발생시키기 위한 처리 가스로는, 아르곤 가스와 질소 가스 또는 암모니아 가스 등이 사용되고, 상술한 각 예와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 질화의 유무가 제어된다. 즉, 성막 처리를 개시한 초기에 플라즈마의 강도를 작게 혹은 제로로 하고, 그 후 플라즈마의 강도를 크게 하면, 웨이퍼(W)의 질화가 억제되는 동시에 막 두께 방향에 걸쳐서 치밀한 박막이 얻어진다. 한편, 성막 개시 초기에, 플라즈마가 웨이퍼(W)의 표면에 도달하도록 플라즈마의 강도를 크게 하면, 웨이퍼(W)의 표층이 질화되어, 질화 실리콘막과 웨이퍼(W)의 사이의 계면에 대해서 양호한 평탄성이 얻어진다.
또한, 예를 들어 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스로서 각각 TiCl2(염화티탄) 가스 및 NH3(암모니아) 가스를 사용해서 질화티탄(TiN)막을 성막해도 좋다. 이 경우에는, 웨이퍼(W)로서 실리콘으로 이루어지는 기판이 사용되고, 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 생성 가스로는 아르곤 가스 및 질소 가스 등이 사용된다. 또한, 금속 산화막을 성막해도 좋다.
또한, 성막 스텝과 개질 스텝을 행하는 장치로는, 복수 장 예를 들어 5장의 웨이퍼(W)에 대하여 연속해서 처리를 행하는, 이른바 미니 뱃치식의 도 1에 도시한 장치 이외에도, 예를 들어 낱장식의 장치여도 좋다. 이러한 낱장식의 장치에 대해서 간단히 설명하면, 이 장치의 진공 용기(1) 내에는, 도 29에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재대(2)와, 이 적재대(2)에 대향하도록 상방에 배치된 가스 샤워 헤드(200)가 설치되고, 당해 가스 샤워 헤드(200)의 하면에는 다수의 가스 토출 구멍(201)이 형성되어 있다. 상기 가스 샤워 헤드(200)의 상면에는, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스, 분리 가스(퍼지 가스) 및 플라즈마 발생용의 처리 가스를 각각 공급하기 위한 가스 공급로(202, 203, 204, 205)가 접속되어 있어, 이들 가스가 서로 혼합되지 않고 가스 토출 구멍(201)으로부터 진공 용기(1) 내에 공급되도록, 이들 각각의 가스에 대해서 전용의 가스 유로(도시하지 않음)가 가스 샤워 헤드(200)에 각각 설치되어 있다. 그리고, 가스 샤워 헤드(200)에는 고주파 전원(206)이 접속되어 있어, 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치를 이루고 있다. 또한, 도 29 중, 참조 부호 210은 웨이퍼(W)의 반송구, 참조 부호 211은 배기구, 참조 부호 212는 절연 부재다.
상기 낱장식의 장치에서 성막 스텝을 행할 때에는, 제1 반응 가스 및 제2 반응 가스가 교대로 진공 용기(1) 내에 공급되고, 이들 가스를 전환할 때에는 진공 용기(1) 내로의 퍼지 가스의 도입과 진공 용기(1) 내의 진공 배기가 행해진다. 또한, 개질 스텝을 행할 때에는, 퍼지 가스의 공급에 의해 진공 용기(1) 내의 가스를 치환해서 진공 배기한 후, 진공 용기(1) 내에 처리 가스를 공급하고, 적재대(2)와 가스 샤워 헤드(200)의 사이에 고주파를 공급한다. 이렇게 해서 진공 용기(1) 내의 분위기를 전환할 때에는 퍼지 가스가 공급되어, 성막 스텝과 개질 스텝이 예를 들어 교대로 행해지게 된다.
[실시예]
다음으로, 개질 스텝에서, 플라즈마의 강도를 변하게 함으로 인한 영향을 확인하기 위해서 행한 실험에 대해 설명한다.
(제1 실시예)
우선, 진공 용기(1) 내의 압력 및 고주파 전력에 의해 플라즈마의 강도가 변화하는 지의 여부를 확인했다. 실험에는, 뱃치형의 실험 장치를 사용하여, 진공 용기 내에 웨이퍼(W)를 적재하는 동시에, 이 웨이퍼(W)에 대향하도록 ICP형의 플라즈마원(모두 도시하지 않음)을 배치하여, 당해 웨이퍼(W)에 플라즈마를 180초간 조사했을 때에 생성한 산화막의 막 두께(j)를 확인했다. 그리고, 고주파 전력을 예를 들어 2000W로 고정해서 진공 용기 내의 압력을 다양하게 변화시켰을 때의 산화막 두께(j)와, 진공 용기 내의 압력을 266Pa(2Torr)로 고정해서 고주파 전력을 다양하게 변화시켰을 때의 산화막 두께(j)를 각각 평가했다. 이들 결과를 도 30 및 도 31에 도시한다. 또한, 이때의 웨이퍼(W)와 플라즈마원의 사이의 이격 거리는, 각각 80mm로 했다.
이들 도 30 및 도 31로부터, 진공 용기 내의 압력 및 고주파 전력 중 어느 것을 조정해도 플라즈마의 강도가 변화됨을 알았다.
(제2 실시예)
개질 스텝을 행하지 않고 웨이퍼(W) 상에 박막을 형성한 경우에 대하여, 성막 스텝과 함께 개질 스텝을 행한 경우에 대해 박막의 수축률이 어느 정도가 되는지를 계산했다. 이때, 개질 스텝을 행함에 있어서, 플라즈마의 강도에 대해서는 다양하게 바꾸어 실험을 행했다.
그 결과, 도 32에 도시한 바와 같이, 플라즈마의 강도와 박막(의 막 두께)의 수축률이 거의 비례 관계에 있음을 알았다. 그로 인해, 상술한 제3 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 막 두께 방향에 걸쳐서 균질한 막질을 형성하기 위해서는, 당해 막 두께 방향에 걸쳐서 플라즈마의 강도를 조정하면 됨을 알 수 있다.
(제3 실시예)
계속해서, O2 가스를 포함하는 가스의 플라즈마에 의해 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼(W)가 산화되는지의 여부에 대해 실험을 행했다. 이 실험에는, 표면이 청정한(실리콘이 노출된) 베어 실리콘 웨이퍼와, 표면에 막 두께가 100Å(10nm)인 열산화막이 형성된 웨이퍼를 사용했다. 그리고, 플라즈마의 조사 시간을 다양하게 바꾸어서 실험을 행했다. 또한, 이 실험은, 상술한 성막 장치를 사용하여 회전 테이블(2)을 회전시키면서 플라즈마를 조사했다.
그 결과, 베어 실리콘 웨이퍼 상에는, 플라즈마를 10분 조사함으로써 2.8nm의 산화막이 형성되었다. 그로 인해, 상술한 각 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 막 두께 방향에서 플라즈마의 강도를 조정함으로써, 웨이퍼(W)의 표층에 대한 영향(산화막의 유무)을 조정할 수 있음을 알았다.
또한, 열산화막에서는, 플라즈마를 10분 조사해도 산화막은 0.6nm밖에 생성되지 않았다. 플라즈마의 조사에 의해 생성되는 산화막은, 산화막의 퇴적이 아니라 실리콘층의 산화에 의해 성장한다. 그로 인해, 실리콘층의 상층에 열산화막이 형성되어 있으면, 당해 실리콘층에 산화종(플라즈마)이 도달하기 어려워지므로, 베어 실리콘보다 산화막의 증가량이 적어진 것이라고 생각된다. 또한, 이 실험으로부터, 100Å(10nm)의 두께의 산화막이 형성되어 있어도, 플라즈마가 당해 산화막을 투과할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 다층으로 적층된 반응 생성물에 대해서, 막 두께 방향에 걸쳐 플라즈마에 의한 개질을 할 수 있고, 또한 반응 생성물의 층을 통해 하층의 웨이퍼(W)를 산화할 수 있음을 알 수 있다.
이상, 상기의 실시 형태를 참조하면서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 개시된 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 첨부한 청구의 범위의 요지 내에서 변형이나 변경이 가능하다.
Claims (18)
- 진공 분위기에서 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 복수회 반복해서 박막을 형성하고, 복수 종류의 반응 가스 중 제1 반응 가스는, 기판에 흡착된 제2 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 것인 성막 장치에 있어서,
진공 용기 내에 설치되고, 기판을 적재하기 위한 기판 적재 영역을 구비한 적재대와,
상기 진공 용기 내를 진공 배기하기 위한 진공 배기 기구와,
상기 기판 적재 영역에 적재된 기판에 상기 복수 종류의 반응 가스를 각각 공급하기 위한 복수의 반응 가스 공급부와,
기판에 흡착된 상기 제2 반응 가스의 분자와 반응하는 성분을 포함하는 플라즈마를, 박막의 형성 중에 기판에 공급하여, 기판 상의 박막의 개질 처리를 행하기 위한 플라즈마 발생부와,
박막의 형성 도중의 일 시점에서, 상기 플라즈마 발생부로부터 박막에 공급되는 플라즈마의 강도를, 상기 일 시점 이전에 박막에 공급되었던 플라즈마의 강도와는 다른 강도로 변경하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 박막의 형성 초기에는, 상기 플라즈마 발생부로부터 박막에 공급되는 플라즈마의 강도를 제1 강도로 설정하고, 박막의 형성 초기보다 후의 시점에서는, 플라즈마의 강도를 제1 강도보다 큰 제2 강도로 설정하는 것을 특징으로 하는, 성막 장치. - 제1항에 있어서, 복수 종류의 반응 가스 중 제1 반응 가스는, 기판에 흡착된 반응 가스의 성분을 산화 또는 질화하기 위한 가스이며, 상기 박막은, 금속의 산화막, 실리콘의 산화막, 금속의 질화막 및 실리콘의 질화막 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 박막의 아래에 위치한 바탕막은 상기 금속 또는 실리콘을 포함하는 막인 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 플라즈마 발생부에 공급하는 고주파 전력과 상기 진공 용기 내의 진공도 중 적어도 한쪽을 조정함으로써 플라즈마의 강도를 변경하는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 반응 가스 공급부 및 플라즈마 발생부는, 상기 진공 용기의 둘레 방향을 따라 서로 이격해서 설치되고, 상기 적재대의 기판 적재 영역이 상기 복수의 반응 가스 공급부로부터 각각 공급되는 복수 종류의 반응 가스의 공급 영역을 순서대로 통과하도록, 상기 복수의 반응 가스 공급부 및 플라즈마 발생부에 대하여 적재대를 연직축 주위로 회전시키는 회전 기구가 설치되고, 기판에 흡착된 제2 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 반응 가스의 반응 영역, 또는 당해 반응 영역보다 적재대의 회전 방향 하류측 영역에 플라즈마를 발생시키도록 플라즈마 발생부가 배치되고, 상기 복수의 반응 가스 공급부로부터 각각 반응 가스가 공급되는 복수의 영역의 각각의 사이에, 각 영역을 서로 분리하기 위해서 분리 가스 공급부로부터 분리 가스가 공급되는 분리 영역이 설치되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
- 진공 분위기에서 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 복수회 반복해서 박막을 형성하고, 복수 종류의 반응 가스 중 제1 반응 가스는, 기판에 흡착된 제2 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 것인 성막 방법에 있어서,
진공 용기 내에 설치된 적재대의 기판 적재 영역에 기판을 적재하는 공정과,
상기 진공 용기 내를 진공 배기하는 공정과,
상기 기판 적재 영역에 적재된 기판에 대하여, 복수 종류의 반응 가스를 복수의 반응 가스 공급부로부터 각각 순서대로 공급하여 박막을 형성하는 공정과,
기판에 흡착된 상기 제2 반응 가스의 분자와 반응하는 성분을 포함하는 플라즈마를, 박막의 형성 중에 플라즈마 발생부로부터 기판에 공급하여, 기판 상의 박막의 개질 처리를 행하는 공정과,
박막의 형성 도중의 일 시점에서, 상기 플라즈마 발생부로부터 박막에 공급되는 플라즈마의 강도를, 상기 일 시점 이전에 박막에 공급되었던 플라즈마의 강도와는 다른 강도로 변경하는 공정을 포함하고,
박막의 형성 초기에는, 상기 플라즈마 발생부로부터 박막에 공급되는 플라즈마의 강도를 제1 강도로 설정하고, 상기 일 시점 이전에 박막에 공급되었던 플라즈마의 강도와는 다른 강도로 변경하는 공정은, 플라즈마의 강도를 제1 강도보다 큰 제2 강도로 설정하는 공정인 것을 특징으로 하는, 성막 방법. - 제9항에 있어서, 복수 종류의 반응 가스 중 제1 반응 가스는, 기판에 흡착된 반응 가스의 성분을 산화 또는 질화하기 위한 가스이며, 상기 박막은, 금속의 산화막, 실리콘의 산화막, 금속의 질화막 및 실리콘의 질화막 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 박막의 아래에 위치한 바탕막은 상기 금속 또는 실리콘을 포함하는 막인 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 일 시점 이전에 박막에 공급되었던 플라즈마의 강도와는 다른 강도로 변경하는 공정은, 상기 플라즈마 발생부에 공급하는 고주파 전력과 상기 진공 용기 내의 진공도 중 적어도 한쪽을 조정함으로써 플라즈마의 강도를 변경하는 공정인 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제9항에 있어서, 상기 박막을 형성하는 공정은, 상기 적재대의 기판 적재 영역이 상기 복수의 반응 가스 공급부로부터 각각 공급되는 복수 종류의 반응 가스의 공급 영역을 순서대로 통과하도록, 상기 진공 용기의 둘레 방향을 따라 서로 이격해서 설치된 상기 반응 가스 공급부에 대하여 상기 적재대를 연직축 주위로 회전시키는 공정이며, 상기 개질 처리를 행하는 공정은, 상기 플라즈마 발생부에 대하여 상기 적재대를 회전시킴으로써, 기판에 흡착된 제2 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 반응 가스의 반응 영역, 또는 당해 반응 영역보다 적재대의 회전 방향 하류측 영역에서 기판에 플라즈마를 조사하는 공정이며, 상기 복수의 반응 가스 공급부로부터 각각 반응 가스가 공급되는 복수의 영역을 서로 분리하기 위해서, 각 영역 간에 설치된 분리 영역에 대하여 분리 가스 공급부로부터 분리 가스를 공급하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
- 진공 분위기에서 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 복수회 반복해서 박막을 형성하고, 복수 종류의 반응 가스 중 제1 반응 가스는, 기판에 흡착된 제2 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 것인 성막 방법에 있어서,
진공 용기 내에 설치된 적재대의 기판 적재 영역에 기판을 적재하는 공정과,
상기 진공 용기 내를 진공 배기하는 공정과,
상기 복수 종류의 반응 가스를 대응하는 복수의 반응 가스 공급부로부터 상기 적재대를 향해서 공급하는 공정과,
상기 기판에 흡착된 상기 제2 반응 가스의 분자, 혹은 기판의 일부 또는 전부와 반응하는 성분을 포함하는 플라즈마를, 플라즈마 발생부로부터 기판에 공급하는 공정과,
상기 적재대의 기판 적재 영역이 상기 진공 용기의 둘레 방향을 따라 서로 이격해서 설치된 상기 복수 종류의 반응 가스 중 제1 반응 가스가 공급되는 공급 영역과 기판에 흡착된 제2 반응 가스의 분자와 반응해서 박막 성분을 형성하는 반응 가스의 반응 영역과, 당해 반응 영역보다 적재대의 회전 방향 하류측 영역에 설치되어, 상기 플라즈마 발생부로부터 상기 플라즈마가 공급되는 플라즈마 영역을 순서대로 통과하도록 상기 적재대를 연직축 주위로 회전시키는 공정과,
박막의 형성 초기에는, 상기 플라즈마 발생부로부터 박막에 공급되는 플라즈마의 강도를 제1 강도로 설정하고, 박막의 형성 초기보다 후의 시점에서는, 플라즈마의 강도를 제1 강도보다 큰 제2 강도로 설정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법. - 진공 분위기 내에서 복수 종류의 반응 가스를 순서대로 기판에 공급하는 사이클을 복수회 반복해서 박막을 형성하는 성막 장치에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 제9항에 기재된 성막 방법을 실시하도록 스텝이 짜여져 있는 것을 특징으로 하는, 기억 매체.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2010-191247 | 2010-08-27 | ||
| JP2010191247A JP5625624B2 (ja) | 2010-08-27 | 2010-08-27 | 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120021222A KR20120021222A (ko) | 2012-03-08 |
| KR101501802B1 true KR101501802B1 (ko) | 2015-03-11 |
Family
ID=45697841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110085751A KR101501802B1 (ko) | 2010-08-27 | 2011-08-26 | 성막 장치, 성막 방법 및 기억 매체 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20120052693A1 (ko) |
| JP (1) | JP5625624B2 (ko) |
| KR (1) | KR101501802B1 (ko) |
| CN (1) | CN102383109B (ko) |
| TW (1) | TWI526569B (ko) |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5993154B2 (ja) * | 2012-01-20 | 2016-09-14 | 東京エレクトロン株式会社 | パーティクル低減方法 |
| JPWO2013137115A1 (ja) * | 2012-03-15 | 2015-08-03 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
| JP6011417B2 (ja) * | 2012-06-15 | 2016-10-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置、基板処理装置及び成膜方法 |
| JP2014017296A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法 |
| JP5913079B2 (ja) * | 2012-12-21 | 2016-04-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
| JP6010451B2 (ja) * | 2012-12-21 | 2016-10-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
| TWI627305B (zh) * | 2013-03-15 | 2018-06-21 | 應用材料股份有限公司 | 用於轉盤處理室之具有剛性板的大氣蓋 |
| TWI683382B (zh) * | 2013-03-15 | 2020-01-21 | 應用材料股份有限公司 | 具有光學測量的旋轉氣體分配組件 |
| US9786493B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-10-10 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium |
| JP6115244B2 (ja) * | 2013-03-28 | 2017-04-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置 |
| JP6146160B2 (ja) * | 2013-06-26 | 2017-06-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法、記憶媒体及び成膜装置 |
| JP2015056632A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-23 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン酸化膜の製造方法 |
| US9905415B2 (en) | 2013-10-03 | 2018-02-27 | Versum Materials Us, Llc | Methods for depositing silicon nitride films |
| JP6267080B2 (ja) * | 2013-10-07 | 2018-01-24 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン窒化物膜の成膜方法および成膜装置 |
| KR20160047538A (ko) * | 2013-10-16 | 2016-05-02 | 미쯔이 죠센 가부시키가이샤 | 성막 장치 및 성막 방법 |
| JP2015090916A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-05-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置及び基板処理方法 |
| JP6221932B2 (ja) * | 2014-05-16 | 2017-11-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置 |
| JP5837962B1 (ja) * | 2014-07-08 | 2015-12-24 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびガス整流部 |
| JP6092820B2 (ja) * | 2014-07-18 | 2017-03-08 | 三井造船株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
| US9490116B2 (en) | 2015-01-09 | 2016-11-08 | Applied Materials, Inc. | Gate stack materials for semiconductor applications for lithographic overlay improvement |
| US10121655B2 (en) | 2015-11-20 | 2018-11-06 | Applied Materials, Inc. | Lateral plasma/radical source |
| JP6545094B2 (ja) * | 2015-12-17 | 2019-07-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
| KR102469407B1 (ko) * | 2016-02-12 | 2022-11-21 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 일괄 처리 시스템에서의 다중막 퇴적 및 에칭을 위한 방법 및 장치 |
| JP6175541B2 (ja) * | 2016-06-03 | 2017-08-02 | 東京エレクトロン株式会社 | シード層の形成方法、シリコン膜の成膜方法および成膜装置 |
| JP6767885B2 (ja) * | 2017-01-18 | 2020-10-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 保護膜形成方法 |
| JP6772886B2 (ja) * | 2017-02-20 | 2020-10-21 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置 |
| JP6728087B2 (ja) * | 2017-02-22 | 2020-07-22 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
| JP6832808B2 (ja) | 2017-08-09 | 2021-02-24 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン窒化膜の成膜方法及び成膜装置 |
| JP6873007B2 (ja) | 2017-08-09 | 2021-05-19 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン窒化膜の成膜方法及び成膜装置 |
| KR102416568B1 (ko) * | 2017-08-14 | 2022-07-04 | 삼성디스플레이 주식회사 | 금속 산화막 형성 방법 및 플라즈마 강화 화학기상증착 장치 |
| JP6929209B2 (ja) | 2017-12-04 | 2021-09-01 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン窒化膜の成膜方法及び成膜装置 |
| JP6910311B2 (ja) * | 2018-01-04 | 2021-07-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜時間の設定方法 |
| JP7085929B2 (ja) | 2018-07-13 | 2022-06-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
| KR20200021834A (ko) * | 2018-08-21 | 2020-03-02 | 주성엔지니어링(주) | 박막 형성 장치 및 이를 이용한 박막 형성 방법 |
| JP7238350B2 (ja) * | 2018-11-12 | 2023-03-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及び成膜方法 |
| JP7090568B2 (ja) | 2019-01-30 | 2022-06-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100268369B1 (ko) * | 1997-05-22 | 2000-11-01 | 미다라이 후지오 | 플라즈마 처리 방법 및 장치 |
| KR20090118951A (ko) * | 2007-02-12 | 2009-11-18 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 원자층 증착 시스템 및 방법 |
| KR20100002221A (ko) * | 2008-06-27 | 2010-01-06 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 박막 증착 장치, 박막 증착 방법 및 컴퓨터로 판독가능한 기억 매체 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4672023A (en) * | 1985-10-21 | 1987-06-09 | Avantek, Inc. | Method for planarizing wafers |
| US5338362A (en) | 1992-08-29 | 1994-08-16 | Tokyo Electron Limited | Apparatus for processing semiconductor wafer comprising continuously rotating wafer table and plural chamber compartments |
| JP3812232B2 (ja) | 1998-10-23 | 2006-08-23 | 日新電機株式会社 | 多結晶シリコン薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
| KR100458982B1 (ko) * | 2000-08-09 | 2004-12-03 | 주성엔지니어링(주) | 회전형 가스분사기를 가지는 반도체소자 제조장치 및 이를이용한 박막증착방법 |
| US6869641B2 (en) | 2002-07-03 | 2005-03-22 | Unaxis Balzers Ltd. | Method and apparatus for ALD on a rotary susceptor |
| US7153542B2 (en) | 2002-08-06 | 2006-12-26 | Tegal Corporation | Assembly line processing method |
| JP4916092B2 (ja) * | 2004-02-26 | 2012-04-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US8251012B2 (en) * | 2005-03-01 | 2012-08-28 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus and semiconductor device producing method |
| JP2007077455A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体デバイスの製造方法 |
| US20070218702A1 (en) | 2006-03-15 | 2007-09-20 | Asm Japan K.K. | Semiconductor-processing apparatus with rotating susceptor |
| US7651961B2 (en) * | 2007-03-30 | 2010-01-26 | Tokyo Electron Limited | Method for forming strained silicon nitride films and a device containing such films |
| JP4935684B2 (ja) * | 2008-01-12 | 2012-05-23 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
| US8247315B2 (en) | 2008-03-17 | 2012-08-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
| JP3144664U (ja) | 2008-04-08 | 2008-09-11 | みや子 竹内 | ２ｗａｙｓ歯ブラシ |
| US8465591B2 (en) * | 2008-06-27 | 2013-06-18 | Tokyo Electron Limited | Film deposition apparatus |
| JP5423205B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2014-02-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置 |
| JP5384291B2 (ja) * | 2008-11-26 | 2014-01-08 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置 |
-
2010
- 2010-08-27 JP JP2010191247A patent/JP5625624B2/ja active Active
-
2011
- 2011-08-24 US US13/216,350 patent/US20120052693A1/en not_active Abandoned
- 2011-08-26 TW TW100130598A patent/TWI526569B/zh not_active IP Right Cessation
- 2011-08-26 CN CN201110249999.XA patent/CN102383109B/zh active Active
- 2011-08-26 KR KR1020110085751A patent/KR101501802B1/ko active IP Right Grant
-
2017
- 2017-11-14 US US15/811,919 patent/US11118265B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100268369B1 (ko) * | 1997-05-22 | 2000-11-01 | 미다라이 후지오 | 플라즈마 처리 방법 및 장치 |
| KR20090118951A (ko) * | 2007-02-12 | 2009-11-18 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 원자층 증착 시스템 및 방법 |
| KR20100002221A (ko) * | 2008-06-27 | 2010-01-06 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 박막 증착 장치, 박막 증착 방법 및 컴퓨터로 판독가능한 기억 매체 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20180080123A1 (en) | 2018-03-22 |
| CN102383109B (zh) | 2015-03-18 |
| TW201229304A (en) | 2012-07-16 |
| JP5625624B2 (ja) | 2014-11-19 |
| JP2012049394A (ja) | 2012-03-08 |
| KR20120021222A (ko) | 2012-03-08 |
| TWI526569B (zh) | 2016-03-21 |
| US20120052693A1 (en) | 2012-03-01 |
| US11118265B2 (en) | 2021-09-14 |
| CN102383109A (zh) | 2012-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101501802B1 (ko) | 성막 장치, 성막 방법 및 기억 매체 | |
| JP5712874B2 (ja) | 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 | |
| TWI465602B (zh) | 成膜裝置、成膜方法及記憶媒體 | |
| KR101502205B1 (ko) | 성막 장치 및 성막 방법 | |
| JP5327147B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| KR101434709B1 (ko) | 성막 장치, 성막 방법 및 기억 매체 | |
| KR101563773B1 (ko) | 성막 장치, 성막 방법 및 기억 매체 | |
| KR101806224B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 컴퓨터 프로그램 | |
| KR101774086B1 (ko) | 성막 방법, 기억 매체 및 성막 장치 | |
| JP2011040574A (ja) | 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 | |
| KR101537946B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기억 매체 및 기판 처리 장치 | |
| JP6150506B2 (ja) | 成膜方法 | |
| KR20090037465A (ko) | 기판처리방법 및 기판처리장치 | |
| KR102430799B1 (ko) | 성막 방법 및 성막 장치 | |
| JP5750190B2 (ja) | 成膜装置及び成膜方法 | |
| JP2021125607A (ja) | 成膜方法 | |
| JP6587514B2 (ja) | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 | |
| JP5692337B2 (ja) | 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体 | |
| JP6342503B2 (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 | |
| KR100966388B1 (ko) | 금속 실리케이트막의 형성 방법 및 기록 매체 | |
| JP2011187749A (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180219 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190218 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200218 Year of fee payment: 6 |