KR101695511B1 - 성막 방법 - Google Patents

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히로아키 이케가와
마사히코 가미니시
고스케 다카하시
마사토 고아쿠츠
준 오가와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

복수의 기판을 적재 가능한 회전 테이블과, 제1 가스 공급부와, 제2 가스 공급부를 구비하는 성막 장치를 이용한 성막 방법으로서, 상기 제1 및 제2 가스 공급부로부터 산화 가스를 공급하여 상기 회전 테이블을 회전시키는 제1 공정과, 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제1 원소를 포함하는 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 산화 가스를 공급하여 상기 회전 테이블을 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제1 원소를 포함하는 제1 산화막을 성막하는 제2 공정과, 상기 제1 및 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급하여 상기 회전 테이블을 회전시키는 제3 공정과, 상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제2 원소를 포함하는 제2 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급하여 상기 회전 테이블을 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제2 원소를 포함하는 제2 산화막을 성막하는 제4 공정을 포함한다.

Description

성막 방법{METHOD FOR DEPOSITING A FILM}
본원은, 2012년 12월 21일 출원된 일본 특허 출원 제2012-279921호, 2013년 11월 15일 출원된 일본 특허 출원 제2013-237216을 우선권 주장의 기초 출원으로 하고 있고, 여기서 이에 기초하는 우선권을 주장하는 동시에, 그 전체 내용을 참조에 의해 삽입한다.
본 발명은, 성막 방법에 관한 것으로, 특히, 소정의 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 산화막 또는 질화막을 성막하는 성막 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로(IC, Integrated Circuit)의 제조 공정에는, 반도체 웨이퍼 상에 박막을 성막하는 공정이 있다. 이 공정에 대해서는, IC의 가일층의 미세화의 관점으로부터, 웨이퍼면 내에서의 균일성의 향상이 요구되고 있다. 이와 같은 요망에 응하는 성막 방법으로서, 원자층 성막(ALD, Atomic Layer Deposition)법 또는 분자층 성막(MLD, Molecular Layer Deposition)법이라고 불리는 성막 방법이 기대되고 있다. ALD법에서는, 서로 반응하는 2종류의 반응 가스의 한쪽 반응 가스(반응 가스 A)를 웨이퍼 표면에 흡착시키고, 흡착시킨 반응 가스 A를 다른 쪽 반응 가스(반응 가스 B)로 반응시키는 사이클을 반복함으로써, 반응 생성물에 의한 박막이 웨이퍼 표면에 성막된다. ALD법은, 웨이퍼 표면으로의 반응 가스의 흡착을 이용하므로, 막 두께 균일성 및 막 두께 제어성이 우수하다고 하는 이점을 갖고 있다.
ALD법을 실시하는 성막 장치로서, 특허 제4661990호 기재의 이른바 회전 테이블식의 성막 장치가 있다. 이 성막 장치는, 진공 용기 내에 회전 가능하게 배치되고, 복수의 웨이퍼가 적재되는 회전 테이블과, 회전 테이블의 상방에 구획되는 반응 가스 A의 공급 영역과 반응 가스 B의 공급 영역을 분리하는 분리 영역과, 반응 가스 A 및 반응 가스 B의 공급 영역에 대응하여 설치되는 배기구와, 이들 배기구에 접속되는 배기 장치를 갖고 있다. 이와 같은 성막 장치에서는, 회전 테이블이 회전함으로써, 반응 가스 A의 공급 영역, 분리 영역, 반응 가스 B의 공급 영역 및 분리 영역을 웨이퍼가 통과하게 된다. 이에 의해, 반응 가스 A의 공급 영역에 있어서 웨이퍼 표면에 반응 가스 A가 흡착되고, 반응 가스 B의 공급 영역에 있어서 반응 가스 A와 반응 가스 B가 웨이퍼 표면에서 반응한다. 이로 인해, 성막 중에는 반응 가스 A 및 반응 가스 B를 전환할 필요는 없고, 계속해서 공급할 수 있다. 따라서, 배기/퍼지 공정이 불필요하게 되어, 성막 시간을 단축시킬 수 있다고 하는 이점이 있다.
상기의 회전 테이블식의 성막 장치를 이용해서 소정의 원소를 포함하는 산화막을 성막하는 경우, 반응 가스 A를 상술한 소정의 원소를 포함하는 반응 가스(예를 들어, 실리콘을 포함하는 실리콘계 가스 등)로 하고, 반응 가스 B를 오존 등의 산화 가스로 하면, 소정의 원소를 포함하는 산화막을 성막할 수 있다. 이 경우, 소정의 원소를 포함하는 가스(반응 가스 A)가 우선 웨이퍼의 표면에 흡착되고, 그 상태에서 산화 가스(반응 가스 B)가 공급되고, 웨이퍼의 표면상에서 반응 가스 A와 반응 가스 B가 반응하고, 소정의 원소를 포함하는 산화막의 분자층이 형성된다. 이와 같이, 소정의 원소를 포함하는 반응 가스가 우선 웨이퍼의 표면상에 흡착되고, 다음에 웨이퍼 표면상에서 산화 가스와 반응함으로써, 소정의 원소를 포함하는 산화막이 웨이퍼의 표면상에 성막된다.
이러한 성막 방법에 따르면, 다른 종류의 원소를 포함하는 산화막을 적층하여 성막하고, 라미네이트 구조로 하는 경우에는, 각 산화막에 대해서, 상술한 성막 공정을 반복하면 성막이 가능하게 된다. 예를 들어, 이러한 성막 공정에 의해, ZrAlO, HfAlO, HfSiO 등의 라미네이트 구조를 갖는 산화막의 성막이 가능하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예는, 신규 또한 유용한 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 관점에 따르면, 성막 방법은, 챔버 내에 회전 가능하게 수용되고, 복수의 기판을 상면에 적재 가능한 적재부를 갖는 회전 테이블과,
상기 회전 테이블의 상기 상면의 상방에 있어서 구획되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 갖는 제1 처리 영역과,
상기 회전 테이블의 둘레 방향을 따라서 상기 제1 처리 영역으로부터 이격하여 배치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 갖는 제2 처리 영역과,
상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 설치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 상기 분리 가스 공급부로부터의 상기 분리 가스를 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역으로 유도하는 좁은 공간을 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 형성하는 천장면을 갖는 분리 영역을 구비하는 성막 장치를 사용하여, 상기 복수의 기판 상에 소정의 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 산화막을 성막하는 성막 방법으로서,
상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 산화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제1 공정과,
상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제1 원소를 포함하는 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 산화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제1 소정 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제1 원소를 포함하는 제1 산화막을 성막하는 제2 공정과,
상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제3 공정과,
상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제2 원소를 포함하는 제2 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제2 소정 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제2 원소를 포함하는 제2 산화막을 성막하는 제4 공정을 포함한다.
본 발명의 다른 하나의 관점에 따르면, 성막 방법은, 챔버 내에 회전 가능하게 수용되고, 복수의 기판을 상면에 적재 가능한 적재부를 갖는 회전 테이블과,
상기 회전 테이블의 상기 상면의 상방에 있어서 구획되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 갖는 제1 처리 영역과,
상기 회전 테이블의 둘레 방향을 따라서 상기 제1 처리 영역으로부터 이격하여 배치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 갖는 제2 처리 영역과,
상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 설치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 상기 분리 가스 공급부로부터의 상기 분리 가스를 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역으로 유도하는 좁은 공간을 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 형성하는 천장면을 갖는 분리 영역을 구비하는 성막 장치를 사용하여, 상기 복수의 기판 상에 소정의 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 질화막을 성막하는 성막 방법으로서,
상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 질화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제1 공정과,
상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제1 원소를 포함하는 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제1 소정 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제1 원소를 포함하는 제1 질화막을 성막하는 제2 공정과,
상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제3 공정과,
상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제2 원소를 포함하는 제2 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제2 소정 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제2 원소를 포함하는 제2 질화막을 성막하는 제4 공정을 포함한다.
또한 본 발명의 목적과 이점은, 일부는 명세서에 기재되고, 일부는 명세서보다 자명하다. 본 발명의 목적과 이점은 첨부한 클레임에서 특별히 지적되는 요소와 그 조합에 의해 실현되어 달성된다. 상기의 일반적인 기재와 하기의 상세한 설명은 예시로서 설명하는 것이며, 클레임된 본 발명을 한정적으로 하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시하는 데 바람직한 성막 장치를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구조를 도시하는 개략 상면이다.
도 4는 반응 가스 노즐 및 분리 가스 노즐을 포함하는 도 1의 성막 장치의 일부 단면도이다.
도 5는 천장면을 포함하는 도 1의 성막 장치의 다른 일부 단면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례의 시퀀스를, 회전 테이블을 이용해서 도시한 도면이다.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례를, 타이밍차트를 이용해서 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례의 시퀀스를, 회전 테이블을 이용해서 도시한 도면이다.
도 9a는 비교예로서, 산화하프늄의 단일 막을 도시한 도면이다.
도 9b는 제2 실시 형태에 따른 라미네이트 구조의 HfSiO막의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9c는 비교예로서, 스택형의 HfSiO막의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9d는 제2 실시 형태에 따른 성막 방법에 의해 얻어진 HfSiO막 및 HfAlO막의 HfO에 대한 SiO막과 AlO막의 비율의 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례의 시퀀스를, 회전 테이블을 이용해서 도시한 도면이다.
상술한 회전 테이블식의 성막 장치를 사용하여, 복수의 웨이퍼에 대하여 상술한 바와 같은 산화막의 성막을 행한 경우, 성막 공정의 종료시에서, 반응 가스 A(원료 가스) 및 반응 가스 B(산화 가스)의 공급이 동시에 정지되면, 반응 가스 A만이 공급되고, 표면에 반응 가스 A가 흡착된 상태에서 성막 공정이 종료되는 웨이퍼와, 반응 가스 B도 공급되고, 표면에 산화막이 형성된 상태에서 성막 공정이 종료되는 웨이퍼가 발생하게 된다. 예를 들어, 반응 가스 A를, Zr 함유 유기 금속 가스의 일종인 테트라키스ㆍ에틸메틸ㆍ아미노지르코늄(TEMAZ) 가스로 하고, 반응 가스 B를 O3 가스로 하여 산화지르코늄(ZrO)막을 성막하는 성막 공정을 실시한 경우, TEMAZ 가스만이 흡착된 상태의 웨이퍼와, O3 가스도 공급되고, ZrO막이 성막된 상태의 웨이퍼가 발생하게 된다.
이 후, 상술한 바와 같은 라미네이트 구조로 산화알루미늄(AlO)막을 성막하기 위해, 반응 가스 A를 Al 함유 유기 금속 가스의 일종인 트리메틸알루미늄(TMA) 가스로 하고, 반응 가스 B를 O3 가스로 하여 성막 공정을 실시한 경우, TEMAZ 가스만이 흡착된 웨이퍼에는, TMA 가스가 흡착되지 않아, 라미네이트 구조의 성막을 행할 수 없는 웨이퍼가 발생하게 된다고 하는 문제가 있었다. 즉, 성막 공정에서는, 원료 가스끼리가 직접 접촉하면 흡착이 적절하게 행해지지 않는다고 하는 성질이 있어, 상술한 성막 공정에서는, 그와 같은 웨이퍼를 발생시켜 버린다고 하는 문제가 있었다.
이러한 문제는, 다른 종류의 산화막끼리의 라미네이트 구조에서도 마찬가지로 발생할 수 있고, 질화막끼리의 라미네이트 구조를 성막하는 경우의 성막 공정에서도 마찬가지로 발생할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.
또한, 이하의 실시예 중, 하기의 부호는 전형적으로는 하기의 요소를 나타낸다.
1 : 챔버
2 : 회전 테이블
4 : 볼록 형상부
11 : 천장판
12 : 용기 본체
15 : 반송구
24 : 오목부(웨이퍼 적재부)
31, 32 : 반응 가스 노즐
41, 42 : 분리 가스 노즐
D : 분리 영역
P1 : 제1 처리 영역
P2 : 제2 처리 영역
H : 분리 공간
W : 웨이퍼
또한, 첨부의 전체 도면 중, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면은, 부재 혹은 부품간의 상대비를 나타내는 것을 목적으로 하지 않고, 따라서, 구체적인 치수는, 이하의 한정적이 아닌 실시 형태에 비추어, 당업자에 의해 결정되어야 할 것이다.
[제1 실시 형태]
(성막 장치)
우선, 도 1 내지 도 3을 사용하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시하는 데 바람직한 성막 장치에 대해서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시하는 데 바람직한 성막 장치를 도시하는 단면도이다. 도 2는, 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구조를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 3은, 도 1의 성막 장치의 진공 용기 내의 구조를 도시하는 개략 상면이다.
도 1로부터 도 3까지를 참조하면, 제1 실시 형태에 따른 성막 장치는, 대략 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 챔버(1)와, 이 챔버(1) 내에 설치되고, 챔버(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 챔버(1)는, 바닥이 있는 원통 형상을 갖는 용기 본체(12)와, 용기 본체(12)의 상면에 대하여, 예를 들어 O링 등의 밀봉 부재(13)(도 1)를 통하여 기밀하게 착탈 가능하게 배치되는 천장판(11)을 갖고 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, 챔버(1)의 저부(14)를 관통하고, 그 하단부가 회전축(22)(도 1)을 연직축 주위로 회전시키는 구동부(23)에 설치되어 있다. 회전축(22) 및 구동부(23)는, 상면이 개방된 통 형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 이 케이스체(20)는, 그 상면에 설치된 플랜지 부분이 챔버(1)의 저부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있고, 케이스체(20)의 내부 분위기가 외부 분위기로부터 격리된다.
또한, 챔버(1) 내의 외연부에는 배기구(610)가 설치되고, 배기 포트(630)에 연통되어 있다. 배기 포트(630)는 압력 조정기(650)를 통하여, 진공 펌프(640)에 접속되고, 챔버(1) 내가, 배기구(610)로부터 배기 가능하게 구성되어 있다.
회전 테이블(2)의 표면에는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 회전 방향(주위 방향)을 따라서 복수(도시의 예에서는 5매) 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함)(W)를 적재하기 위한 원형 형상의 오목부(24)가 형성되어 있다. 또한 도 3에는 편의상 1개의 오목부(24)에만 웨이퍼(W)를 나타낸다. 이 오목부(24)는, 웨이퍼(W)의 직경(예를 들어 300㎜)보다도 약간(예를 들어 2㎜) 큰 내경과, 웨이퍼(W)의 두께와 거의 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 않은 영역]이 동일한 높이가 된다.
도 2 및 도 3은, 챔버(1) 내의 구조를 설명하는 도면이며, 설명의 편의상, 천장판(11)의 도시를 생략하고 있다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 상방에는, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 반응 가스 노즐(31), 반응 가스 노즐(32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)이 배치되어 있다. 도시의 예에서는, 챔버(1)의 주위 방향으로 간격을 두고, 반송구(15)(후술)로부터 시계 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향]으로 분리 가스 노즐(41), 반응 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42) 및 반응 가스 노즐(32)의 순서로 배열되어 있다. 이들 노즐(31, 32, 41 및 42)은, 각각의 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a 및 42a)(도 3)를 용기 본체(12)의 외주벽에 고정함으로써, 챔버(1)의 외주벽으로부터 챔버(1) 내에 도입되고, 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라서 회전 테이블(2)에 대하여 평행하게 신장하도록 설치되어 있다.
반응 가스 노즐(31)에는, 제1 반응 가스가 저류되는 제1 반응 가스 공급원이 개폐 밸브나 유량 조정기(모두 도시되지 않음)를 통하여 접속되고, 반응 가스 노즐(32)에는, 제1 반응 가스와 반응하는 제2 반응 가스가 저류되는 제2 반응 가스 공급원이 개폐 밸브나 유량 조정기(모두 도시되지 않음)를 통하여 접속되어 있다.
여기서, 제1 반응 가스는, 금속 원소 또는 반도체 원소를 포함하는 가스인 것이 바람직하고, 산화물 또는 질화물로 되었을 때에, 산화막 또는 질화막으로서 사용될 수 있는 것이 선택된다. 제2 반응 가스는, 금속 원소 또는 반도체 원소와 반응하여, 금속 산화물 또는 금속 질화물, 혹은 반도체 산화물 또는 반도체 질화물을 생성할 수 있는 산화 가스 또는 질화 가스가 선택된다. 구체적으로는, 제1 반응 가스는, 금속 원소(또는 반도체 원소)를 포함하는 유기 금속(또는 반도체) 가스인 것이 바람직하다. 또한, 제1 반응 가스로서는, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 흡착성을 갖는 가스인 것이 바람직하다. 제2 반응 가스로서는, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착되는 제1 반응 가스와 산화 반응 또는 질화 반응이 가능하고, 반응 화합물을 웨이퍼(W)의 표면에 퇴적시킬 수 있는 산화 가스 또는 질화 가스인 것이 바람직하다.
구체적으로는, 예를 들어, 제1 반응 가스로서는, 하프늄 원소를 포함하는 반응 가스이며, 산화막으로서 산화하프늄(총칭적으로 「HfO」라고 칭하고, HfO2를 포함해도 좋음)을 형성하는 테트라키스디메틸아미노하프늄(이하, 「TDMAH」라고 칭함)이나, 티탄 원소를 포함하는 반응 가스이며, 질화막으로서 TiN을 형성하는 TiCl4 등이어도 좋다. 제2 반응 가스로서는, 산화 가스로서 예를 들어 오존 가스(O3)가 사용되어도 좋고, 질화 가스로서 예를 들어 암모니아 가스(NH3)가 사용되어도 좋다.
또한, 분리 가스 노즐(41, 42)에는, Ar나 He 등의 희가스나 질소(N2) 가스 등의 불활성 가스의 공급원이 개폐 밸브나 유량 조정기(모두 도시되지 않음)를 통하여 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 불활성 가스로서 N2 가스가 사용된다.
도 4는, 반응 노즐(31, 32) 및 분리 가스를 포함하는 도 1의 성막 장치의 일부 단면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 반응 가스 노즐(31, 32)에는, 회전 테이블(2)을 향하여 하방으로 개방되는 복수의 가스 토출 구멍(33)이, 반응 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라서, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 반응 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 제1 반응 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)이 된다. 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 영역(P1)에 있어서 웨이퍼(W)에 흡착된 제1 반응 가스를 산화 또는 질화시키는 제2 처리 영역(P2)이 된다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)의 하방 영역은, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2)을 분리하고, 제1 반응 가스와 제2 반응 가스의 혼합을 방지하는 분리 영역(D)이 된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 챔버(1) 내에는 2개의 볼록 형상부(4)가 형성되어 있다. 볼록 형상부(4)는 정상부가 원호 형상으로 절단된 대략 부채형의 평면 형상을 갖고, 본 실시 형태에서는, 내원호가 돌출부(5)(후술)에 연결되고, 외원호가, 챔버(1)의 용기 본체(12)의 내주면을 따르도록 배치되어 있다.
도 4는, 반응 가스 노즐(31)로부터 반응 가스 노즐(32)까지 회전 테이블(2)의 동심원을 따른 챔버(1)의 단면을 도시하고 있다. 도시하는 바와 같이, 볼록 형상부(4)는 천장판(11)의 이면에 설치되어 있다. 이로 인해, 챔버(1) 내에는, 볼록 형상부(4)의 하면인 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 주위 방향 양측에 위치하는, 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재하고 있다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 볼록 형상부(4)에는 주위 방향 중앙에서 홈부(43)가 형성되어 있고, 홈부(43)는 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 연장되어 있다. 홈부(43)에는 분리 가스 노즐(42)이 수용되어 있다. 또 하나의 볼록 형상부(4)에도 마찬가지로 홈부(43)가 형성되고, 여기에 분리 가스 노즐(41)이 수용되어 있다. 또한, 도 4에 있어서, 분리 가스 노즐(42)에 형성되는 가스 토출 구멍(42h)이 도시되어 있다. 가스 토출 구멍(42h)은, 분리 가스 노즐(42)의 길이 방향을 따라서 소정의 간격(예를 들어 10㎜)을 두고 복수개 형성되어 있다. 또한, 가스 토출 구멍의 개구경은 예를 들어 0.3 내지 1.0㎜이다. 도시를 생략하지만, 분리 가스 노즐(41)에도 마찬가지로 가스 토출 구멍이 형성되어 있다.
높은 천장면(45)의 하방의 공간에는, 반응 가스 노즐(31, 32)이 각각 설치되어 있다. 이들의 반응 가스 노즐(31, 32)은, 천장면(45)으로부터 이격하여 웨이퍼(W)의 근방에 설치되어 있다. 또한, 설명의 편의상, 도 4에 있어서, 반응 가스 노즐(31)이 설치되는, 높은 천장면(45)의 하방을 공간(481)으로 나타내고, 반응 가스 노즐(32)이 설치되는, 높은 천장면(45)의 하방을 공간(482)으로 나타낸다.
낮은 천장면(44)은, 협애한 공간인 분리 공간(H)을 회전 테이블(2)에 대하여 형성하고 있다. 분리 가스 노즐(42)로부터 N2 가스가 공급되면, 이 N2 가스는 분리 공간(H)을 통하여 공간(481) 및 공간(482)을 향하여 흐른다. 이 때, 분리 공간(H)의 용적은 공간(481 및 482)의 용적보다도 작으므로, N2 가스에 의해 분리 공간(H)의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비해 높게 할 수 있다. 즉, 공간(481 및 482) 사이에서, 분리 공간(H)은 압력 장벽을 제공한다. 게다가, 분리 공간(H)으로부터 공간(481 및 482)으로 흘러나오는 N2 가스는, 제1 영역(P1)으로부터의 제1 반응 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 제2 반응 가스(산화 가스 또는 질화 가스)에 대한 카운터 플로우로서 기능한다. 따라서, 제1 영역(P1)으로부터의 제1 반응 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 제2 반응 가스가, 분리 공간(H)에 의해 분리된다. 따라서, 챔버(1) 내에서 제1 반응 가스와 산화 가스 또는 질화 가스가 혼합되어 반응하는 것이 억제된다.
또한, 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이 h1은, 성막시의 챔버(1) 내의 압력, 회전 테이블(2)의 회전 속도, 공급하는 분리 가스(N2 가스)의 공급량 등을 고려하여, 분리 공간(H)의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비해 높게 하는 데 적합한 높이로 설정하는 것이 바람직하다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 천장판(11)의 하면에는, 회전 테이블(2)을 고정하는 코어부(21)의 외주를 둘러싸도록 돌출부(5)가 설치되어 있다. 이 돌출부(5)는, 본 실시 형태에서는, 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 중심측의 부위와 연속되어 있고, 그 하면이 천장면(44)과 동일한 높이로 형성되어 있다.
앞서 참조한 도 1은, 도 3의 I-I'선을 따른 단면도이며, 천장면(45)이 설치되어 있는 영역을 나타내고 있는 한편, 도 5는, 천장면(44)이 설치되어 있는 영역을 나타내는 일부 단면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 대략 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부[챔버(1)의 외연측의 부위]에는, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자형으로 굴곡하는 굴곡부(46)가 형성되어 있다. 이 굴곡부(46)는 회전 테이블(2)과 용기 본체(12)의 내주면 사이의 공간을 통하여, 공간(481) 및 공간(482) 사이에서 가스가 유통되는 것을 억제한다. 부채형의 볼록 형상부(4)는 천장판(11)에 설치되고, 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 제거할 수 있게 되어 있으므로, 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12) 사이에는 약간 간극이 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 상면에 대한 천장면(44)의 높이와 마찬가지의 치수로 설정되어 있다.
다시 도 3을 참조하면, 회전 테이블(2)과 용기 본체의 내주면 사이에서, 공간(481)과 연통하는 제1 배기구(610)와, 공간(482)과 연통하는 제2 배기구(620)가 형성되어 있다. 제1 배기구(610) 및 제2 배기구(620)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 각각 배기관(630)을 통하여 진공 배기 수단인 예를 들어 진공 펌프(640)에 접속되어 있다.
회전 테이블(2)과 챔버(1)의 저부(14) 사이의 공간에는, 도 1 및 도 5에 도시하는 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(7)이 설치되고, 회전 테이블(2)을 통하여 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가, 공정 레시피에서 결정된 온도(예를 들어 450℃)로 가열된다. 회전 테이블(2)의 주연부 부근의 하방측에는, 회전 테이블(2)의 하방의 공간에 가스가 침입하는 것을 억제하기 위해, 링 형상의 커버 부재(71)가 설치되어 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 이 커버 부재(71)는 회전 테이블(2)의 외연부 및 외연부보다도 외주측을 하방측으로부터 면하도록 설치된 내측 부재(71a)와, 이 내측 부재(71a)와 챔버(1)의 내벽면 사이에 설치된 외측 부재(71b)를 구비하고 있다. 외측 부재(71b)는 볼록 형상부(4)의 외연부에 형성된 굴곡부(46)의 하방에서, 굴곡부(46)와 근접하여 설치되고, 내측 부재(71a)는 회전 테이블(2)의 외연부 하방(및 외연부보다도 약간 외측의 부분의 하방)에 있어서, 히터 유닛(7)을 전체 둘레에 걸쳐서 둘러싸고 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심 근방의 부위에 있어서의 저부(14)는, 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근에 있어서의 코어부(21)에 접근하도록 상방측으로 돌출되어 돌출부(12a)를 이루고 있다. 이 돌출부(12a)와 코어부(21) 사이는 좁은 공간으로 되어 있다. 또한, 저부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁게 되어 있어, 이들 좁은 공간은 케이스체(20)에 연통하고 있다. 그리고 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N2 가스를 좁은 공간 내에 공급하여 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 설치되어 있다. 또한, 챔버(1)의 저부(14)에는 히터 유닛(7)의 하방에 있어서 주위 방향으로 소정의 각도 간격으로, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다[도 5에는 하나의 퍼지 가스 공급관(73)을 나타냄]. 또한, 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2) 사이에는, 히터 유닛(7)이 설치된 영역에의 가스의 침입을 억제하기 위해, 외측 부재(71b)의 내주벽[내측 부재(71a)의 상면]으로부터 돌출부(12a)의 상단부 사이를 주위 방향에 걸쳐서 덮는 덮개 부재(7a)가 설치되어 있다. 덮개 부재(7a)는 예를 들어 석영으로 제조할 수 있다.
퍼지 가스 공급관(72)으로부터 N2 가스를 공급하면, 이 N2 가스는 회전축(22)의 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극과, 돌출부(12a)와 코어부(21) 사이의 간극을 통하여, 회전 테이블(2)과 덮개 부재(7a) 사이의 공간을 흐르고, 제1 배기구(610) 또는 제2 배기구(620)(도 3)로부터 배기된다. 또한, 회전 퍼지 가스 공급관(73)으로부터 N2 가스를 공급하면, 이 N2 가스는 히터 유닛(7)이 수용되는 공간으로부터, 덮개 부재(7a)와 내측 부재(71a) 사이의 간극(도시 생략)을 통하여 유출되고, 제1 배기구(610) 또는 제2 배기구(620)(도 3)로부터 배기된다. 이들 N2 가스의 흐름에 의해, 챔버(1)의 중앙 하방의 공간과, 회전 테이블(2)의 하방의 공간을 통하여, 공간(481) 및 공간(482) 내의 가스가 혼합되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 챔버(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있고, 천장판(11)과 코어부(21) 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 통하여 회전 테이블(2)의 웨이퍼 적재 영역측의 표면을 따라서 주연부를 향하여 토출된다. 공간(50)은 분리 가스에 의해 공간(481) 및 공간(482)보다도 높은 압력으로 유지될 수 있다. 따라서, 공간(50)에 의해, 제1 처리 영역(P1)에 공급되는 제1 반응 가스와, 제2 처리 영역(P2)에 공급되는 제2 반응 가스가, 중심 영역(C)을 지나서 혼합되는 것이 억제된다. 즉, 공간(50)[또는 중심 영역(C)]은 분리 공간(H)[또는 분리 영역(D)]과 마찬가지로 기능할 수 있다.
또한, 챔버(1)의 측벽에는, 도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이, 외부의 반송 아암(10)과 회전 테이블(2) 사이에서 기판인 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐된다. 또한 회전 테이블(2)에 있어서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)는 이 반송구(15)에 면하는 위치에서 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지므로, 회전 테이블(2)의 하방측에서 전달 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용의 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 성막 장치에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(100)가 설치되어 있고, 이 제어부(100)의 메모리 내에는, 제어부(100)의 제어 하에, 후술하는 성막 방법을 성막 장치에 실시시키는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은 후술하는 성막 방법을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 매체(102)에 기억되어 있고, 소정의 판독 장치에 의해 기억부(101)에 판독되어, 제어부(100) 내에 인스톨된다.
(성막 방법)
다음에, 도 1 내지 도 5에 있어서 설명한 성막 장치를 이용한 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 대해서 설명한다.
도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례를 나타낸 시퀀스도이다. 도 6에 있어서, 회전 테이블(2)과, 제1 처리 영역(P1) 및 반응 가스 노즐(31)과, 제2 처리 영역(P2) 및 반응 가스 노즐(32)과, 분리 영역(D) 및 분리 노즐(41, 42)이 간략적으로 도시되어 있다. 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, ZrAlO막의 성막을 행하는 산화막 형성 공정의 예에 대해서 설명한다. 또한, ZrAlO막은, 실제의 막의 구조는, ZrO2막과 Al2O3막이 적층되어 구성된 라미네이트 구조가 된다. 또한, ZrAlO는, 높은 유전율을 갖는 이른바 High-k막으로서 이용되고 있는 막이다.
도 6에 도시된 성막 공정을 실시하기 전에, 웨이퍼(W)가 챔버(1) 내에 반입되고, 회전 테이블(2) 상에 적재될 필요가 있다. 그를 위해서는, 우선, 도시하지 않은 게이트 밸브를 개방하고, 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)(도 3)를 통하여 웨이퍼(W)를 회전 테이블(2)의 오목부(24) 내에 전달한다. 이 전달은, 오목부(24)가 반송구(15)에 대향하는 위치에 정지했을 때에, 오목부(24)의 저면의 관통 구멍을 통하여 챔버(1)의 저부측으로부터 도시되지 않는 승강 핀이 승강함으로써 행해진다. 이와 같은 웨이퍼(W)의 전달을, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시켜 행하고, 회전 테이블(2)의 5개의 오목부(24) 내에 각각 웨이퍼(W)를 적재한다.
계속해서 게이트 밸브를 폐쇄하고, 진공 펌프(640)에 의해 챔버(1)를 최저 도달 진공도까지 배기한다. 이 상태로부터, 이하와 같이 도 6에 도시하는 성막 공정을 실시한다.
도 6의 Step1에 있어서, 대기 공정이 행해진다. 대기 공정에서는, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스인 N2 가스를 소정의 유량으로 토출하고, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72, 72)(도 1 참조)으로부터도 N2 가스를 소정의 유량으로 토출한다. 또한, 반응 노즐(31)로부터는 N2 가스, 반응 노즐(32)로부터는 Ar 가스를 소정의 유량으로 토출한다. Ar 가스는 희가스이며, 불활성 가스의 일종이다. 또한, N2 가스는 희가스는 아니지만, 불활성 가스의 일종이다. 즉, 모든 노즐(31, 32, 41, 42)로부터 불활성 가스를 토출한다. 이에 의해, 챔버(1) 내의 분위기는, 불활성 가스 분위기가 된다. 이에 수반하여, 압력 조정기(650)에 의해 챔버(1) 내를 미리 설정한 처리 압력으로 조정한다. 계속해서, 회전 테이블(2)을 시계 방향으로 소정의 회전 속도로 회전시키면서, 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 예를 들어 50℃로부터 650℃까지의 범위의 온도로 가열한다. 이에 의해, 성막 공정 개시의 준비가 갖추어진 대기 상태가 된다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전 속도는, 용도에 따라서, 예를 들어 1rpm 내지 240rpm의 범위에서 가변으로 할 수 있지만, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, 6rpm의 회전 속도로 회전 테이블(2)을 회전시키는 예를 들어 설명한다.
또한, 본 제1 실시 형태에서는, 분리 노즐(41, 42) 및 반응 가스 노즐(31)로부터는 N2 가스를 퍼지하고, 반응 가스 노즐(32)로부터는 Ar 가스를 토출하고 있지만, 이들 불활성 가스의 종류의 조합은, 용도에 따라서 적절하게 변경해도 좋다. 예를 들어, 반응 가스 노즐(31, 32)의 쌍방으로부터, Ar 가스나 He 가스 등의 희가스를 공급하도록 해도 좋고, 반대로, 반응 가스 노즐(32)로부터도 N2 가스를 공급해도 좋다. 이 점은, 분리 노즐(41, 42)에 대해서도 마찬가지이며, 용도에 따라서 원하는 불활성 가스를 선택할 수 있다.
Step2에서는, 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서는, 제1 처리 영역(P1)의 반응 가스 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(41, 42)로부터는 계속적으로 N2 가스가 공급되지만, 제2 처리 영역(P2)의 반응 가스 노즐(32)로부터는, 산화 가스로서 O3 가스가 공급된다. 그리고, 적어도 1회 회전 테이블(2)이 회전하는 동안은, 이 상태를 계속한다. 또한, 웨이퍼(W)는, Step1로부터 연속적으로 소정의 회전 속도로 회전하고 있고, 본 실시 형태에서는, 6rpm으로 회전하고 있다. 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정은, 산화 가스ㆍ프리 플로우 공정이며, 웨이퍼(W)의 표면의 전체를 산화 가스에 노출시키는 공정이며, 기초 준비로서, 웨이퍼(W)의 최외측 표면을 산화하는 처리를 행한다. 이에 의해, 회전 테이블(2)의 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 웨이퍼(W)의 각각에 O3 가스를 공급하여 산화 처리하고, 복수의 웨이퍼(W)를 거의 동일한 상태로 할 수 있다. 또한, 회전 테이블(2)을 적어도 1회 회전시키는 것은, O3 가스는 반응 가스 노즐(32)만으로부터 공급되고 있어, 공급 개시시의 위치에 상관없이 복수매의 모든 웨이퍼(W)의 표면에 O3 가스를 공급하기 위해서는, 회전 테이블(2)을 최저 1회전시켜, 모든 웨이퍼(W)에 반드시 반응 가스 노즐(32)의 하방을 통과시킬 필요가 있기 때문이다.
또한, O3 가스의 공급은, 산화를 최저한으로 하는 제약이 있는 공정이 아니면, 웨이퍼(W)를 복수회 회전시켜 행해도 아무런 문제는 없으므로, O3 가스를 공급한 상태에서 웨이퍼(W)를 1회전보다 많게 회전시켜도 좋다. 예를 들어, 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서, 웨이퍼(W)를 2 내지 3회 회전시켜도 좋고, 1.5회전 등, 끝수가 나오는 회전수이어도 좋다.
Step3에서는, 산화지르코늄(총칭적으로 「ZrO」라고 칭하고, ZrO2를 포함해도 좋음) 성막 공정이 행해진다. 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정에서는, 웨이퍼(W)에 대해, 반응 가스 노즐(31)로부터 Zr 함유 유기 금속 가스의 일종인 테트라키스ㆍ에틸메틸ㆍ아미노지르코늄(TEMAZ) 가스를 공급하고, 반응 가스 노즐(32)로부터 O3 가스를 공급한다. 즉, 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정에서는 TEMAZ 가스와 O3 가스가 동시에 공급된다. 단, 이들의 가스는 분리 영역(D)에 의해 분리되어, 챔버(1) 내에서 서로 혼합되는 일은 거의 없다.
TEMAZ 가스와 O3 가스가 동시에 공급될 때에, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 웨이퍼(W)가 제1 처리 영역(P1)을 통과하면, Step2의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서 산화 처리된 웨이퍼(W)의 표면에 TEMAZ 가스가 흡착된다. 이 때, Step2의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서, 모든 웨이퍼(W)의 표면이 산화 처리되어 있으므로, TEMAZ 가스는, 모든 웨이퍼(W)의 표면상에 문제없이 흡착할 수 있다. 다음에, 제2 처리 영역(P2)을 통과하면, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 TEMAZ 가스가 O3 가스에 의해 산화되고, 웨이퍼(W)의 표면에 산화지르코늄(ZrO)막(ZrO의 분자층이며, ZrO2를 포함해도 좋음)이 성막된다. 이하, 원하는 막 두께를 갖는 산화지르코늄(ZrO)막이 성막될 때까지, 소정의 횟수분 회전 테이블(2)을 회전시킨다. 즉, Step3의 ZrO2 성막 공정에서는, 산화지르코늄(ZrO)막이 원하는 막 두께가 될 때까지 회전 테이블(2)의 회전이 반복되어도 좋다. 회전 테이블(2)의 1회전으로, 1층분의 산화지르코늄(ZrO)막이 형성되므로, 회전수의 조절에 의해 산화지르코늄(ZrO)막의 막 두께를 제어할 수 있다.
그리고, TEMAZ 가스와 O3 가스의 공급을 정지함으로써, Step3의 ZrO2 성막 공정이 종료된다. TEMAZ 가스와 O3 가스의 공급 정지는, 거의 동시에 행해지므로, Step3의 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정의 종료 단계에서는, 표면에 TEMAZ 가스가 흡착된 그대로의 상태의 웨이퍼(W)와, TEMAZ 가스 흡착 후에 O3 가스가 공급되어 ZrO2막이 형성된 상태의 웨이퍼(W)가 혼재되어 있다.
Step4에서는, 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정에서는, 제1 처리 영역(P1)에 설치된 반응 가스 노즐(31) 및 분리 영역(D)에 설치된 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스가 공급되고, 제2 처리 영역(P2)에 설치된 반응 가스 노즐(32)로부터는 O3 가스가 공급된다. 이 상태에서 적어도 1회 회전 테이블(2)이 회전하고, 회전 테이블(2)의 상면에 적재된 복수의 웨이퍼(W)의 전부가 O3 가스에 노출된다. 이에 의해, 제2 처리 영역(P2)을 통과한 지점에서 Step3의 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정이 종료된 웨이퍼(W)라도, 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정에서 반드시 제2 처리 영역(P2)을 통과하고, 산화 처리가 행해져 산화지르코늄(ZrO)막이 형성된 상태로 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정을 종료할 수 있다.
또한, Step2의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정과, Step4의 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정은, 동일 회전수로 행해져도 좋고, 다른 회전수로 행해져도 좋다. 처리량을 높이는 관점으로부터, 예를 들어, 양쪽 공정 모두 1회전만 회전 테이블(2)을 회전시키는 처리 내용으로 해도 좋다. 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정과 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정은, 서로 독립되어 있으므로, 양쪽 공정 모두, 용도에 따라서 가능하게 회전수를 설정할 수 있다.
Step5에서는, 산화알루미늄(총괄적으로 「AlO」라고 칭하고, Al2O3을 포함해도 좋음) 성막 공정이 행해진다. 산화알루미늄(AlO) 성막 공정에서는, 웨이퍼(W)에 대해, 반응 가스 노즐(31)로부터 Al 함유 유기 금속 가스의 일종인 트리메틸알루미늄(TMA) 가스를 공급하고, 반응 가스 노즐(32)로부터 O3 가스를 공급한다. 즉, 산화알루미늄(AlO) 성막 공정에서는 TMA 가스와 O3 가스가 동시에 공급된다. 이 경우에서도, 이들의 가스는 분리 영역(D)에 의해 분리되어 있으므로, 챔버(1) 내에서 서로 혼합되는 일은 거의 없다.
TMA 가스와 O3 가스가 동시에 공급될 때에, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 웨이퍼(W)가 제1 처리 영역(P1)을 통과하면, Step5의 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정에서 산화 처리되고, 산화지르코늄(ZrO)막이 성막된 웨이퍼(W)의 표면에 TMA 가스가 흡착된다. 여기서, 웨이퍼(W)의 표면에 TEMAZ 가스가 흡착된 그대로의 상태이면, TMA 가스는 흡착되지 않지만, Step4의 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정에서, 모든 웨이퍼(W)의 표면이 산화 처리되고, 산화지르코늄(ZrO)막이 성막되어 있는 동시에 기초 준비가 이루어져 있으므로, TMA 가스는 문제없이 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된다. 계속해서, 각 웨이퍼(W)가 제2 처리 영역(P2)을 통과하면, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 TMA 가스가 O3 가스에 의해 산화되고, 웨이퍼(W)의 표면에 산화알루미늄(AlO)막(AlO의 분자층이며, Al2O3을 포함해도 좋음)이 성막된다. 이하, 원하는 막 두께를 갖는 산화알루미늄(AlO)막이 성막될 때까지, 소정의 횟수분 회전 테이블(2)을 회전시켜도 좋다. 즉, Step5의 산화알루미늄(AlO) 성막 공정에서는, 산화알루미늄(AlO)막이 원하는 막 두께가 될 때까지 회전 테이블(2)의 회전이 반복되어도 좋다.
그러나, High-k막으로서 사용되는 ZrAlO막은, 일반적으로 주성분이 산화지르코늄(ZrO)막이며, 산화알루미늄(AlO)막은 첨가 레벨로 그치므로, 예를 들어, 회전 테이블(2)을 1회만 회전시켜도 좋다. 회전 테이블(2)의 1회전으로, 1층분의 산화알루미늄(AlO)막이 성막되므로, 산화알루미늄(AlO)막을 1층분의 막 두께로 성막할 수 있다.
그리고, TMA 가스와 O3 가스의 공급을 정지함으로써, Step5의 산화알루미늄(AlO) 성막 공정이 종료된다. TMA 가스와 O3 가스의 공급 정지는, 거의 동시에 행해지므로, Step5의 산화알루미늄(AlO) 성막 공정의 종료 단계에서는, 표면에 TMA 가스가 흡착된 그대로의 상태의 웨이퍼(W)와, TMA 가스 흡착 후에 O3 가스가 공급되어 산화알루미늄(AlO)막이 형성된 상태의 웨이퍼(W)가 혼재된 상태이다.
Step5의 종료 후는, 다시 Step2로 되돌아가, 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정을 행한다. 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정의 내용 자체는, 상술한 내용과 마찬가지이며, 반응 가스 노즐(32)로부터는 O3 가스를 공급하고, 반응 가스 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(41, 42)로부터는 N2 가스를 공급한 상태에서 회전 테이블(2)을 1회전 이상 회전시키는 처리를 행한다.
그러나, 2회째 이후의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서는, 복수의 웨이퍼(W)의 표면 상태에 대해, TMA 가스가 흡착된 상태의 웨이퍼(W)와, 산화알루미늄(AlO)막이 성막한 상태의 웨이퍼(W)가 혼재된 상태로 되어 있는 점에서, 1회째의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정과는 다르다. 즉, 2회째 이후의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서는, TMA 가스가 흡착된 상태의 웨이퍼(W)의 표면을 산화하고, 웨이퍼(W)의 표면에 산화알루미늄(AlO)막을 성막하는 동시에, 모든 웨이퍼(W)의 표면을 산화하고, 다음의 Step3의 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정의 기초 준비를 행한다. 이와 같이, Step2의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정은, 1회째는 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정의 기초 준비 공정으로서만 기능하지만, 2회째 이후는 산화알루미늄(AlO) 성막 공정에서, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 TMA 가스를 모두 산화하는 성막 완전화 공정으로서 기능한다.
Step2의 2회째의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정이 종료되면, Step3의 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정으로 진행하고, Step4의 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정, Step5의 산화알루미늄(AlO) 성막 공정을 반복한다. 그리고, 그 이후에는, 원하는 막 두께의 라미네이트 구조의 ZrAlO막을 얻기까지, Step2 내지 Step5의 사이클을 반복한다. 즉, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, Step2 내지 Step5를 1사이클로 하고, 원하는 라미네이트 구조의 ZrAlO막을 얻도록, Step2 내지 Step5의 사이클을 소정 횟수 반복한다. 또한, 각 Step의 처리의 내용은, 상술한 각 공정에서 설명한 내용과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
소정 횟수, Step2 내지 Step5의 사이클을 실시하면, Step2의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정 및 Step3의 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정을 거쳐, Step6의 산화 가스ㆍ포스트 플로우로 이행한다.
Step6의 산화 가스ㆍ포스트 플로우 공정에서는, Step4의 제2 산화 가스ㆍ플로우와 마찬가지로, 제1 처리 영역(P1)에 설치된 반응 가스 노즐(31) 및 분리 영역(D)에 설치된 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스를 공급하고, 제2 처리 영역(P2)에 설치된 반응 가스 노즐(32)로부터 O3 가스를 공급한다. 이 상태에서 적어도 1회 회전 테이블(2)을 회전시키고, 회전 테이블(2)의 상면에 적재된 복수의 웨이퍼(W)의 전부를 O3 가스에 노출시킨다. 이에 의해, 제2 처리 영역(P2)을 통과한 지점에서 Step3의 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정이 종료된 웨이퍼(W)가 존재해도, 산화 가스ㆍ포스트 플로우 공정에서 반드시 제2 처리 영역(P2)을 통과시킬 수 있어, 산화 처리가 행해져 산화지르코늄(ZrO)막이 형성된 상태로 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정을 종료시킬 수 있다.
또한, 산화 가스ㆍ포스트 플로우 공정은, 기본적으로는 Step4의 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정과 마찬가지의 공정이므로, O3 가스를 공급한 상태에서 적어도 1회 회전 테이블(2)을 회전시키면 되지만, 막질의 개선을 위해, 더 많이 회전 테이블(2)을 회전시키도록 해도 좋다. 즉, 일단 라미네이트 구조의 ZrAlO막이 성막된 후, 산화 처리를 충분히 행함으로써, 산소 원자를 충분히 ZrAlO막에 공급하여 결함이 적은 막으로 하고, ZrAlO막의 막질을 향상시킬 수 있다.
따라서, 산화 가스ㆍ포스트 플로우 공정은, 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정 및 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정보다도 장시간 처리를 행하도록 해도 좋다. 이에 의해, 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정에서의 TEMAZ 가스의 완전한 산화 외에, 막질의 향상도 동시에 행할 수 있다.
Step7에서는, 대기 공정이 행해진다. 대기 공정에서는, 반응 가스 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(41, 42)로부터는 N2 가스가 공급되고, 반응 가스 노즐(32)로부터는 Ar 가스가 공급되고, 챔버(1) 내가 불활성 가스로 충족된다. 그리고, 대기 공정을 소정 시간 계속하면, 챔버(1)에의 불활성 가스(N2 가스 및 Ar 가스)의 공급이 정지되는 동시에, 회전 테이블(2)의 회전이 정지된다. 그 후는, 챔버(1) 내에 웨이퍼(W)를 반입하였을 때의 수순과 역의 수순에 의해, 챔버(1) 내로부터 웨이퍼(W)가 반출된다. 이에 따라 ZrAlO 성막 공정이 종료된다.
이와 같이, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 따르면, 2개의 성막 공정 사이에 산화 가스ㆍ플로우 공정을 삽입함으로써, 각 성막 공정 전후에 산화 가스ㆍ플로우 공정이 행해지게 되고, 성막 공정에서 웨이퍼(W) 상에 흡착된 원료 가스를 확실하게 모두 산화할 수 있는 동시에, 각 성막 공정의 기초 준비를 확실하게 행할 수 있어, 효율적으로 확실한 성막 사이클을 실시할 수 있다.
또한, 도 6에서는, Step3의 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정 후에, Step6의 산화 가스ㆍ포스트 플로우 공정을 실시한 예를 들어 설명하고 있지만, Step5의 산화알루미늄(AlO) 성막 공정의 종료 후, Step6의 산화 가스ㆍ포스트 플로우 공정으로 이행하도록 해도 좋다. 즉, 2종류의 산화막 중, 어느 하나의 산화막의 성막 공정이 종료된 후에, 산화 가스ㆍ포스트 플로우 공정을 실시하고, 성막 공정을 종료하면 되고, 최후의 성막 공정은, 용도에 따라서 어느 쪽의 산화막의 성막 공정을 선택해도 좋다.
또한, 산화 가스에 대해서도, 도 6에서는, O3 가스를 이용한 예를 들어 설명하였지만, 다양한 산화 가스를 사용할 수 있고, 예를 들어, 물(H2O), 산소, 라디칼 산소 등의 가스를 이용하도록 해도 좋다.
도 7은, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법의 일부의 주요 공정의 타이밍차트를 도시한 도면이다. 도 7에 있어서, 도 6에 도시한 성막 방법의 시퀀스도와 대응시켜 각 Step을 부여하고 있지만, 2회째의 Step에 대해서는, 하이픈과 가지번호(예를 들어, Step2-2)를 부여하고 있다. 또한, 도 7에 있어서, 각 Step의 시간, 각 가스의 공급 타이밍 및 회전 테이블(2)의 회전 속도가 나타내어져 있다.
각 Step을 통하여, 회전 테이블(2)의 회전수는 6rpm으로 설정되어 있다. 즉, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 있어서, 회전 테이블(2)의 회전 속도는 일정하고, 6rpm으로 설정된 예가 도시되어 있다.
*Step2에서는, 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 이 단계에서, O3 가스가 공급된다. 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정의 시간은 10초이며, 회전 속도는 6rpm이므로, 회전 테이블(2)은 1회 회전한다.
Step3에서는, 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정이 행해진다. 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정에서는, O3 가스의 공급은 유지한 채로, TEMAZ 가스가 공급된다. 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정은, 10초 1회전을 기본으로 하고, 필요에 따라서 10초간의 사이클을 소정 횟수 반복한다. 횟수는, 1회의 적층으로 어느 정도의 막 두께의 산화지르코늄(ZrO)막을 성막하는지에 의해 결정된다. 또한, 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정의 종료시에는, TEMAZ 가스의 공급이 정지된다.
Step4에서는, 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 제2 산화 가스ㆍ플로우에서는, TEMAZ 가스의 공급이 정지되고, O3 가스의 공급이 계속 연속해서 행해지고 있는 상태에서, 회전 테이블(2)이 1회전한다. 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정에 의해, TEMAZ 가스가 모두 산화되어, 산화지르코늄(ZrO)막이 성막된다.
Step5에서는, 산화알루미늄(AlO) 성막 공정이 행해진다. 산화알루미늄(AlO) 성막 공정에서는, O3 가스의 공급은 계속된 상태에서, TMA 가스가 공급된다. 이에 의해, 산화알루미늄(AlO)막이 성막된다. 산화알루미늄(AlO)막은, 산화지르코늄(ZrO)에 비교하여 매우 얇아도 좋으므로, 산화알루미늄(AlO) 성막 공정에서는, 회전 테이블(2)은 1회전만 회전하고 있다. 산화알루미늄(AlO) 성막 공정의 종료시에는, TMA 가스의 공급이 정지된다.
Step2-2에서는, 2회째의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 2회째의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서는, TMA 가스의 공급이 정지되고, O3 가스의 공급이 연속해서 행해지고 있는 상태에서, 회전 테이블(2)이 1회전한다. 2회째의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 TMA 가스가 모두 산화되어, 모든 TMA 가스가 Al2O3막으로서 성막된다.
Step3-2에서는, 2회째의 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정이 행해진다. 이 산화지르코늄(ZrO) 성막 공정은, 1회째의 산화지르코늄(ZrO) 성막 프로세스와 완전히 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
Step6에서는, 산화 가스ㆍ포스트 플로우 공정이 행해진다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 상태의 모든 TEMAZ 가스가 산화되고, 산화지르코늄(ZrO)막으로서 성막된다.
이와 같이, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법에 따르면, 회전 테이블(2)의 회전수를 일정하게 하고, O3 가스만을 공급하는 공정을 각 성막 공정 전후에 삽입함으로써, 각 성막 공정에서 모든 원료 가스를 산화한 상태에서 다음의 성막 공정에 들어갈 수 있어, 확실하게 라미네이트 성막을 행할 수 있다.
[제2 실시 형태]
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법의 일례를 나타낸 시퀀스도이다. 제2 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, 산화하프늄(HfO)막과 산화실리콘(총칭적으로 「SiO」라고 칭하고, SiO2를 포함해도 좋음)막을 라미네이트 구조로 한 HfSiO막을 성막하는 예에 대해서 설명한다. HfSiO막도, 고유전율을 갖는 이른바 High-k막으로서 이용되고 있는 막이다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서, 성막 장치에 대해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 성막 장치와 마찬가지의 성막 장치를 이용한 예에 대해서 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지의 내용에 대해서는, 적절하게 그 설명을 생략 또는 간략화한다.
도 8에 있어서, Step1에서는, 대기 공정이 행해진다. 또한, 대기 공정에 들어갈 때까지의 웨이퍼(W)의 챔버(1) 내에의 도입은, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같으므로, 그 내용을 생략한다. 또한, 대기 공정에 대해서도, 반응 가스 노즐(31)로부터 Ar 가스를 공급하고, 반응 가스 노즐(32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스를 공급한 상태에서 회전 테이블(2)을 회전시키는 내용이며, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
Step2에서는, 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정이 행해지지만, 이 공정에 대해서도, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
Step3에서는, 산화하프늄(HfO) 성막 공정이 행해진다. 산화하프늄(HfO) 성막 공정에서는, 제1 처리 영역(P1)에 있는 반응 가스 노즐(31)로부터는, Hf를 함유하는 테트라키스디메틸아미노하프늄(TDMAH) 가스가 공급되고, 제2 처리 영역(P2)의 반응 가스 노즐(32)로부터는, 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정으로부터 계속해서 O3 가스가 공급된다.
TDMAH 가스와 O3 가스가 동시에 공급될 때에, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 웨이퍼(W)가 제1 처리 영역(P1)을 통과하면, Step2의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서 산화 처리된 웨이퍼(W)의 표면에 TDMAH 가스가 흡착된다. 이 때, Step2의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서, 모든 웨이퍼(W)의 표면이 산화 처리되어 있으므로, TDMAH 가스는, 모든 웨이퍼(W)의 표면상에 문제없이 흡착할 수 있다. 계속해서, 제2 처리 영역(P2)을 통과하면, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 TDMAH 가스가 O3 가스에 의해 산화되고, 웨이퍼(W)의 표면에 산화하프늄막(HfO의 분자층이며, HfO2를 포함해도 좋음)이 성막된다. 이하, 원하는 막 두께를 갖는 산화하프늄(HfO)막이 성막될 때까지, 소정의 횟수분 회전 테이블(2)을 회전시킨다. 즉, Step3의 산화하프늄(HfO) 성막 공정에서는, 산화하프늄(HfO)막이 원하는 막 두께가 될 때까지 회전 테이블(2)의 회전이 반복되어도 좋다. 회전 테이블(2)의 1회전으로, 1층분의 산화하프늄(HfO)막이 형성되므로, 회전수의 조절에 의해 산화하프늄(HfO)막의 막 두께를 제어할 수 있다.
그리고, TDMAH 가스와 O3 가스의 공급을 정지함으로써, Step3의 산화하프늄(HfO) 성막 공정이 종료된다. TDMAH 가스와 O3 가스의 공급 정지는, 거의 동시에 행해지므로, Step3의 산화하프늄(HfO) 성막 공정의 종료 단계에서는, 표면에 TDMAH 가스가 흡착된 그대로의 상태의 웨이퍼(W)와, TDMAH 가스 흡착 후에 O3 가스가 공급되어 산화하프늄(HfO)막이 형성된 상태의 웨이퍼(W)가 혼재되어 있다.
Step4에서는, 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정에서는, 반응 가스 노즐(31)로부터는 N2 가스, 반응 가스 노즐(32)로부터는 O3 가스가 공급되고, 웨이퍼(W)의 표면상에 흡착되어 있는 TDMAH 가스가 모두 산화되고, 웨이퍼(W) 표면상에 흡착되어 남은 TDMAH 가스에 대해서도, 산화하프늄(HfO)막이 성막된다. 또한, 제2 산화 가스ㆍ플로우 공정의 상세한 내용은, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
Step5에서는, 실리콘 산화막(SiO) 성막 공정이 행해진다. 실리콘 산화막(SiO) 성막 공정에서는, 제1 처리 영역(P1)의 반응 가스 노즐(31)로부터 트리스디메틸아미노실란(3DMAS) 가스를 공급하고, 제2 처리 영역(P2)의 반응 가스 노즐(32)로부터는 O3 가스를 공급한다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터는, N2 가스를 공급한다.
실리콘 산화막(SiO) 성막 공정에 의해, 실리콘 산화막(SiO)이 웨이퍼(W)의 표면상에 성막된다. 또한, 성막의 메커니즘에 대해서는, 산화하프늄(HfO) 성막 공정에서 설명한 것과 마찬가지이므로, 그 상세한 설명을 생략한다. SiO2 성막 공정의 종료시에서도, 3DMAS 가스 및 O3 가스의 공급은 동시에 정지되므로, 표면에 3DMAS 가스가 흡착된 상태의 웨이퍼(W)와, 이것이 산화되어 실리콘 산화막(SiO)에 성막된 웨이퍼(W)가 발생하게 된다.
다시 Step2로 되돌아가, 2회째의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 2회째의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정에서는, 반응 가스 노즐(31)로부터는 N2 가스, 반응 가스 노즐(32)로부터는 O3 가스가 공급되고, 웨이퍼(W)의 표면상에 흡착되어 있는 3DMAS 가스가 모두 산화되고, 웨이퍼(W) 표면상에 흡착되어 남은 3DMAS 가스에 대해서도 SiO2막이 성막된다. 또한, 2회째의 제1 산화 가스ㆍ플로우 공정의 상세한 내용은, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
Step2로부터 Step5까지의 사이클을 반복함으로써, 산화하프늄(HfO)막과 실리콘 산화막(SiO)으로 이루어지는 라미네이트 구조의 HfSiO막이 성막되어 간다. 원하는 막 두께가 될 때까지, Step2 내지 Step5의 사이클을 반복한다. 원하는 막 두께의 HfSiO막이 얻어지면, Step2, Step3을 거쳐서 Step6으로 이행한다.
Step6에서는, 산화 가스ㆍ포스트 플로우 공정이 행해지고, 반응 가스 노즐(31)로부터는 N2 가스, 반응 가스 노즐(32)로부터는 O3 가스가 공급된다. 이에 의해, 최후의 Step3의 산화하프늄(HfO) 성막 공정에서 웨이퍼(W)의 표면상에 흡착된 상태의 TDMAH 가스를 산화하고, 모든 원료 가스를 산화하프늄(HfO)막으로서 성막할 수 있다. 또한, 산소 가스ㆍ포스트 플로우 공정의 상세한 설명은, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
Step7에서는, 대기 공정이 행해지고, 성막 공정을 종료한다. 대기 공정에 대해서도, 제1 실시 형태에 따른 성막 방법과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
또한, 도 8에서는, Step3으로부터 Step6으로 이행하고 있지만, Step5로부터 Step6으로 이행해도 되는 것은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
도 9b는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 성막 방법에 의해 성막된 막의 구조의 일례를 나타낸 도면이다. 도 9a는, 비교예로서, 산화하프늄의 단일 막을 도시한 도면이다.
도 9b는, 제2 실시 형태에 따른 라미네이트 구조의 HfSiO막의 일례를 나타낸 도면이다. 도 9b에 도시하는 바와 같이, 산화하프늄(HfO)막과 실리콘 산화막(SiO)이 교대로 적층되어, 적층체를 구성하고 있다. 산화하프늄(HfO)막의 쪽이 실리콘 산화막(SiO)보다 두꺼우므로, 산화하프늄(HfO)막에 실리콘 산화막(SiO)이 삽입되는 바와 같은 구조로 되어 있다. 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 따르면, 도 9b에 도시하는 바와 같은 High-k막의 적층체를 확실하게, 높은 생산성으로 성막할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 실리콘 산화막(SiO) 대신에 산화알루미늄(AlO)을 사용할 수 있고, 그로 인해, 도 9b에서는, 산화알루미늄(AlO)도 병렬적으로 나타내고 있다. 또한, 산화알루미늄(AlO)막을 성막하는 경우에는, 제1 실시 형태에 있어서 설명한 바와 같이, TMA 가스를 이용하면 되고, 3DMAS 가스 대신에 TMA 가스를 이용해서 제2 실시 형태에 따른 성막 방법을 실시함으로써, 산화하프늄(HfO)막과 산화알루미늄(AlO)막의 라미네이트 구조로 이루어지는 HfAlO막을 성막할 수 있다.
도 9c는, 비교예로서, 스택형의 HfSiO막의 일례를 나타낸 도면이다. 본 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, 회전 테이블(2)을 이용하므로, 도 9b에 도시하는 바와 같은 각 층을 얇게 하여 다단의 라미네이트 구조로 한 High-k막을 얻을 수 있지만, CVD와 마찬가지로, 도입 가스의 전환으로 막 종류를 전환하는 성막 방법에서는, 막 종류의 전환에 시간을 필요로 하므로, 도 9c와 같은 구조로 될 수밖에 없어, 균일한 유전율을 갖는 High-k막의 성막이 곤란하다.
한편, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 따르면, 1사이클 중에서 산화하프늄(HfO)의 성막과 실리콘 산화막(SiO)[또는 산화알루미늄(AlO)]의 성막을 양쪽 행할 수 있으므로, 도 9b에 도시하는 바와 같은 라미네이트 구조의 성막을 행할 수 있어, 균일한 유전율을 갖는 High-k막을 제조할 수 있다.
도 9d는, 제2 실시 형태에 따른 성막 방법에 의해 얻어진 HfSiO막 및 HfAlO막의 산화하프늄(HfO)에 대한 실리콘 산화막(SiO)과 산화알루미늄(AlO)막의 비율의 예를 나타낸 도면이다. 도 9d에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 따르면, 산화하프늄(HfO)막에 대한 실리콘 산화막(SiO) 및 산화알루미늄(AlO)의 비율은, 최소 2％, 최대 50％로 할 수 있고, 5％, 10％, 15％와 같이 원하는 비율로 조정할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 성막 방법에 따르면, 회전 테이블(2)을 이용한 ALD법 또는 MLD법의 이용에 의해, 고처리량으로 1원자층 레벨의 박막을 형성하는 것이 가능하므로, 고정밀도로 첨가막의 비율을 제어할 수 있다.
제1 실시 형태, 제2 실시 형태에서는, ZrAlO막 및 HfSiO막의 라미네이트 구조체를 성막하는 예에 대해서 설명하였지만, 마찬가지의 방법으로, 원료 가스를 다양하게 변화시킴으로써, 다양한 원소를 함유하는 라미네이트 구조체의 산화막을 형성하는 것이 가능하다. 제1 실시 형태, 제2 실시 형태에 따른 산화막의 성막 방법에 따르면, 제1 원소를 포함하는 산화막의 성막 프로세스와 제2 원소를 포함하는 산화막의 성막 공정 사이에, 복수의 웨이퍼(W)를 산화하기 위한 산화 공정을 삽입함으로써, 항상 산화 공정을 사이에 두고 나서 성막 공정에 들어갈 수 있어, 원료 가스를 확실하게 산화할 수 있는 동시에, 복수의 웨이퍼(W)를 동일 조건에서 성막할 수 있다.
또한, 제1 원소 및 제2 원소는, 금속 원소 또는 반도체 원소인 것이 바람직하고, 예를 들어, Zr, Hf, Al, Ti, Sr, Si 등의 원소끼리를 용도에 따라서 다양하게 조합하여 라미네이트 구조체의 산화막을 제조할 수 있다.
[제3 실시 형태]
도 10은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 성막 방법의 시퀀스의 일례를 나타낸 도면이다. 제1 실시 형태, 제2 실시 형태에서는, 산화막을 성막하는 예를 들어 설명하였지만, 제3 실시 형태에서는, 질화막을 성막하는 예에 대해서 설명한다. 구체적으로는, 제3 실시 형태에 따른 성막 방법에서는, TiN막과 AlN막으로 이루어지는 라미네이트 구조의 TiAlN막의 성막을 예로 들어 설명한다. 또한, TiAlN막도, 고유전율을 갖는 이른바 High-k막으로서 이용되고 있는 막이다.
또한, 제3 실시 형태에 있어서, 성막 장치에 대해서는, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태에서 설명한 성막 장치와 마찬가지의 성막 장치를 이용한 예에 대해서 설명한다. 또한, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태와 마찬가지의 내용에 대해서는, 적절하게 그 설명을 생략 또는 간략화한다.
도 10에 있어서, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 회전 테이블(2), 제1 처리 영역(P1)의 반응 가스 노즐(31), 제2 처리 영역(P2)의 반응 가스 노즐(32), 분리 영역(D)의 분리 가스 노즐(41, 42)이 도시되어 있다.
우선, Step1에 들어가기 전에, 복수의 웨이퍼(W)가 반송구(15)를 통하여 챔버(1) 내에 차례로 도입되고, 회전 테이블(2)의 상면에 있는 오목부(24)에 차례로 적재되는 점은, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
Step1에서는, 대기 공정이 행해진다. 대기 공정은, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태의 설명과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 또한, 회전 테이블(2)의 회전 속도는, 용도에 따라서 다양한 회전 속도로 할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 240rpm으로 회전한 예를 들어 설명한다.
Step2에서는, 제1 질화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 제1 질화 가스ㆍ플로우 공정에서는, 제1 처리 영역(P1)의 반응 가스 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스가 공급되는 동시에, 제2 처리 영역(P2)의 반응 가스 노즐(32)로부터 NH3 가스가 공급되고, 이 상태에서 적어도 1회 회전 테이블(2)이 회전한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면이 질화되어, 기초 준비가 이루어진다.
Step3에서는, TiN 성막 공정이 행해진다. TiN 성막 공정에서는, 반응 가스 노즐(31)로부터 TiCl4 가스가 공급되고, 반응 가스 노즐(32)로부터 NH3 가스가 공급되고, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스가 공급된 상태에서, 소정 횟수 회전 테이블(2)이 회전한다.
TiCl4 가스와 NH3 가스가 동시에 공급될 때에, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 웨이퍼(W)가 제1 처리 영역(P1)을 통과하면, Step2에 있어서 질화된 웨이퍼(W)의 표면에 TiCl4 가스가 흡착된다. 계속해서, 제2 처리 영역(P2)를 통과하면, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 TiCl4 가스가 NH3 가스에 의해 질화되고, 웨이퍼(W)의 표면에 TiN막(TiN의 분자층)이 성막된다. 이하, 원하는 막 두께를 갖는 TiN막이 성막될 때까지 소정의 횟수만큼 회전 테이블(2)을 회전시킨다. 그리고, TiCl4 가스와 NH3 가스의 공급을 정지함으로써, TiN 성막 공정이 종료된다.
TiCl4 가스와 NH3 가스의 공급을 동시에 정지한 경우에, 표면에 TiCl4 가스가 흡착된 그대로의 상태의 웨이퍼(W)와, TiCl4 가스가 질화되어 TiN막이 성막된 웨이퍼(W)가 발생하게 되는 것은, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태에 있어서의 산화물의 성막과 마찬가지이다.
Step4에서는, 제2 질화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 제2 질화 가스ㆍ플로우 공정에서는, 제1 질화 가스ㆍ플로우 공정과 마찬가지로, 반응 가스 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스가 공급되는 동시에, 반응 가스 노즐(32)로부터 NH3 가스가 공급되고, 이 상태에서 적어도 1회 회전 테이블(2)을 회전시킨다. 제2 질화 가스ㆍ플로우 공정에 의해, TiN 성막 공정에서, 웨이퍼(W)의 표면에 흡착된 상태의 TiCl4 가스가 모두 질화되어, TiN막이 형성된다.
Step5에서는, AlN 성막 공정이 행해진다. AlN 성막 공정에서는, 반응 가스 노즐(31)로부터 TMA 가스가 공급되고, 반응 가스 노즐(32)로부터 NH3 가스가 공급되고, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스가 공급된 상태에서, 회전 테이블(2)이 소정 횟수 회전한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에, AlN막이 성막된다. 원하는 막 두께의 AlN막이 성막될 때까지 회전 테이블(2)을 회전시켜도 좋지만, AlN막은 첨가막이므로, TiN막의 성막시보다는 적은 회전수로 회전시킨다. Step4에 있어서, TiCl4 가스는 모두 질화되어 있으므로, TMA 가스는 양호하게 웨이퍼(W)의 표면에 흡착되어, NH3 가스의 공급에 의해, AlN막이 차례로 성막된다.
그러나, AlN 성막 공정의 종료시에는, TMA 가스 및 NH3 가스의 공급 정지가 동시이므로, TMA 가스가 흡착된 그대로의 상태의 웨이퍼(W)가 발생한다.
Step2로 다시 되돌아가, 2회째의 제1 질화 가스ㆍ플로우 공정이 행해진다. 2회째의 제1 질화 가스ㆍ플로우 공정에서는, 반응 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스가 공급되고, 반응 가스 노즐(32)로부터 NH3 가스가 공급된 상태에서, 회전 테이블(2)을 적어도 1회 회전시킨다. 이에 의해, AlN 성막 공정에서 질화되지 않고 웨이퍼(W)의 표면상에 흡착되어 남은 TMA 가스가 모두 질화되어, AlN막이 형성된다.
마찬가지로, Step3 내지 Step5를 실행하고, Step2 내지 Step5를 1사이클로 하고, 이 사이클을 소정 횟수 반복하여, 소정의 막 두께의 라미네이트 구조의 TiAlN막을 성막한다.
소정의 막 두께의 TiAlN막을 성막한 후는, Step2, Step3을 거쳐서 Step6으로 이행한다.
Step6에서는, 질화 가스ㆍ포스트 플로우를 행한다. 질화 가스ㆍ포스트 플로우에서는, 제1 처리 영역(P1)에 설치된 반응 가스 노즐(31) 및 분리 영역(D)에 설치된 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 N2 가스가 공급되고, 제2 처리 영역(P2)에 설치된 반응 가스 노즐(32)로부터는 NH3 가스가 공급된다. 이에 의해, 최후의 TiN 성막 공정에서 질화되지 않고 남은 TiCl4 가스를 모두 질화한 상태로 성막 공정을 종료할 수 있다.
Step7에서는, 대기 공정이 행해진다. 대기 공정에서는, 반응 가스 노즐(31, 32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)의 모든 노즐(31, 32, 41, 42)로부터, N2 가스가 공급되고, 챔버(1) 내가 N2 가스로 충족된다. 그리고, 대기 공정을 처리 시간 계속하면, 챔버(1)에의 N2 가스의 공급이 정지되는 동시에, 회전 테이블(2)의 회전이 정지된다. 그 후는, 챔버(1) 내에 웨이퍼(W)를 반입하였을 때의 수순과 역의 수순에 의해, 챔버(1) 내로부터 웨이퍼(W)가 반출된다. 이에 의해 TiAlN 성막 공정이 종료된다.
제3 실시 형태에 따른 성막 방법에 따르면, 라미네이트 구조를 갖는 질화막을, 확실하게 성막할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태에서는, TiAlN막을 성막하는 공정에 대해서 설명하였지만, 마찬가지의 방법으로, 원료 가스를 다양하게 변화시킴으로써, 다양한 원소를 함유하는 라미네이트 구조체의 질화막을 형성하는 것이 가능하다. 제3 실시 형태에 따른 질화막의 성막 방법에 따르면, 제1 원소를 포함하는 질화막의 성막 프로세스와 제2 원소를 포함하는 질화막의 성막 공정 사이에, 복수의 웨이퍼(W)를 질화하기 위한 질화 공정을 삽입함으로써, 항상 질화 공정을 사이에 두고 나서 성막 공정에 들어갈 수 있다. 이에 의해, 2개의 성막 공정의 쌍방에 있어서, 원료 가스를 확실하게 질화할 수 있는 동시에, 복수의 웨이퍼(W)를 동일 조건에서 성막할 수 있다.
또한, 제1 원소 및 제2 원소는, 금속 원소 또는 반도체 원소인 것이 바람직하고, 예를 들어, Zr, Hf, Al, Ti, Sr, Si 등의 원소끼리를 용도에 따라서 다양하게 조합하여 질화막의 라미네이트 구조체를 제조할 수 있다.
마찬가지로, 반응 가스 노즐(31)로부터 유기 아미노실란 가스계 재료, 예를 들어, 비스터셜부틸아미노실란(BTBAS)과, 무기 재료, 예를 들어, 디클로로실란(SiH2Cl2) 등을 공급하고, 반응 가스 노즐(32)로부터 NH3 가스를 공급하고, 질화실리콘(Si3N4를 포함해도 좋음)막을 성막하도록 해도 좋다.
이와 같이, 제2 실시 형태에 따른 성막 방법에 따르면, 복수의 웨이퍼(W) 상에 균일하게 질화막을 성막할 수 있다.
본 발명에 따르면, 라미네이트 구조의 성막을, 복수의 웨이퍼에 대하여 확실 또한 균일하게 행할 수 있다.
이상, 성막 방법의 설명을 행한 것은 설명을 다해 실시예의 이해를 촉진하고, 기술을 더욱 진척시키는 데 도움이 되도록 기재한 것이다. 따라서, 실시 형태에 나타낸 요건에 성막 방법으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시 형태에서의 예시는 그 장단점을 의미하는 것은 아니다. 성막 방법을 기재하였지만, 발명의 취지로부터 벗어나는 범위에서 다종 다양한 변경, 치환, 개변이 가능하다.

Claims (20)

  1. 챔버 내에 회전 가능하게 수용되고, 복수의 기판을 상면에 적재 가능한 적재부를 갖는 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블의 상기 상면의 상방에 있어서 구획되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 갖는 제1 처리 영역과,
    상기 회전 테이블의 둘레 방향을 따라서 상기 제1 처리 영역으로부터 이격하여 배치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 갖는 제2 처리 영역과,
    상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 설치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 상기 분리 가스 공급부로부터의 상기 분리 가스를 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역으로 유도하는 좁은 공간을 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 형성하는 천장면을 갖는 분리 영역을 구비하는 성막 장치를 사용하여, 상기 복수의 기판 상에 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 산화막을 성막하는 성막 방법으로서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 산화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제1 공정과,
    상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제1 원소를 포함하는 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 산화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제1 미리 결정된 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제1 원소를 포함하는 제1 산화막을 성막하는 제2 공정과,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제3 공정과,
    상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제2 원소를 포함하는 제2 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제2 미리 결정된 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제2 원소를 포함하는 제2 산화막을 성막하는 제4 공정을 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 공정을 1사이클로 하고, 상기 사이클을 미리 결정된 횟수 반복하여 상기 제1 산화막과 상기 제2 산화막의 라미네이트 구조를 형성하고,
    상기 사이클을 상기 미리 결정된 횟수 반복한 후, 상기 제1 및 제2 공정을 행하고,
    다음에, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제5 공정과,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 미리 결정된 횟수 회전시키는 제6 공정을 행하는, 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제5 공정은, 상기 제1 및 제3 공정보다도 장시간 행하는, 성막 방법.
  3. 챔버 내에 회전 가능하게 수용되고, 복수의 기판을 상면에 적재 가능한 적재부를 갖는 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블의 상기 상면의 상방에 있어서 구획되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 갖는 제1 처리 영역과,
    상기 회전 테이블의 둘레 방향을 따라서 상기 제1 처리 영역으로부터 이격하여 배치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 갖는 제2 처리 영역과,
    상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 설치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 상기 분리 가스 공급부로부터의 상기 분리 가스를 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역으로 유도하는 좁은 공간을 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 형성하는 천장면을 갖는 분리 영역을 구비하는 성막 장치를 사용하여, 상기 복수의 기판 상에 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 산화막을 성막하는 성막 방법으로서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 산화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제1 공정과,
    상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제1 원소를 포함하는 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 산화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제1 미리 결정된 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제1 원소를 포함하는 제1 산화막을 성막하는 제2 공정과,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제3 공정과,
    상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제2 원소를 포함하는 제2 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제2 미리 결정된 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제2 원소를 포함하는 제2 산화막을 성막하는 제4 공정을 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 공정을 1사이클로 하고, 상기 사이클을 미리 결정된 횟수 반복하여 상기 제1 산화막과 상기 제2 산화막의 라미네이트 구조를 형성하고,
    상기 사이클을 상기 미리 결정된 횟수 반복한 후,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 산화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제5 공정과,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 미리 결정된 횟수 회전시키는 제6 공정을 행하는, 성막 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제5 공정은, 상기 제1 및 제3 공정보다도 장시간 행하는, 성막 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 미리 결정된 횟수는 상기 제2 미리 결정된 횟수보다도 많고, 상기 제1 산화막은 상기 제2 산화막보다도 두껍게 성막되는, 성막 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 원소는, 금속 원소 또는 반도체 원소인, 성막 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속 원소는, Hf, Zr, Al, Ti, Sr 중 어느 하나이며,
    상기 반도체 원소는, Si인, 성막 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화 가스는, O3 가스인, 성막 방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 가스는, 불활성 가스인, 성막 방법.
  10. 챔버 내에 회전 가능하게 수용되고, 복수의 기판을 상면에 적재 가능한 적재부를 갖는 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블의 상기 상면의 상방에 있어서 구획되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 갖는 제1 처리 영역과,
    상기 회전 테이블의 둘레 방향을 따라서 상기 제1 처리 영역으로부터 이격하여 배치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 갖는 제2 처리 영역과,
    상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 설치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 상기 분리 가스 공급부로부터의 상기 분리 가스를 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역으로 유도하는 좁은 공간을 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 형성하는 천장면을 갖는 분리 영역을 구비하는 성막 장치를 사용하여, 상기 복수의 기판 상에 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 질화막을 성막하는 성막 방법으로서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 질화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제1 공정과,
    상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제1 원소를 포함하는 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제1 미리 결정된 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제1 원소를 포함하는 제1 질화막을 성막하는 제2 공정과,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제3 공정과,
    상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제2 원소를 포함하는 제2 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제2 미리 결정된 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제2 원소를 포함하는 제2 질화막을 성막하는 제4 공정을 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 공정을 1사이클로 하고, 상기 사이클을 미리 결정된 횟수 반복하여 상기 제1 질화막과 상기 제2 질화막의 라미네이트 구조를 형성하고,
    상기 사이클을 상기 미리 결정된 횟수 반복한 후, 상기 제1 및 제2 공정을 행하고,
    다음에, 상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제5 공정과,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 미리 결정된 횟수 회전시키는 제6 공정을 행하는, 성막 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제5 공정은, 상기 제1 및 제3 공정보다도 장시간 행하는, 성막 방법.
  12. 챔버 내에 회전 가능하게 수용되고, 복수의 기판을 상면에 적재 가능한 적재부를 갖는 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블의 상기 상면의 상방에 있어서 구획되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면을 향하여 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 갖는 제1 처리 영역과,
    상기 회전 테이블의 둘레 방향을 따라서 상기 제1 처리 영역으로부터 이격하여 배치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 갖는 제2 처리 영역과,
    상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역 사이에 설치되고, 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 분리 가스를 공급하는 분리 가스 공급부와, 상기 분리 가스 공급부로부터의 상기 분리 가스를 상기 제1 처리 영역과 상기 제2 처리 영역으로 유도하는 좁은 공간을 상기 회전 테이블의 상기 상면에 대하여 형성하는 천장면을 갖는 분리 영역을 구비하는 성막 장치를 사용하여, 상기 복수의 기판 상에 제1 원소 및 제2 원소를 포함하는 질화막을 성막하는 성막 방법으로서,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 질화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제1 공정과,
    상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제1 원소를 포함하는 제1 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제1 미리 결정된 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제1 원소를 포함하는 제1 질화막을 성막하는 제2 공정과,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제3 공정과,
    상기 제1 가스 공급부로부터 상기 제2 원소를 포함하는 제2 반응 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급하고, 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 제2 미리 결정된 횟수분 회전시키고, 상기 기판 상에 상기 제2 원소를 포함하는 제2 질화막을 성막하는 제4 공정을 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 공정을 1사이클로 하고, 상기 사이클을 미리 결정된 횟수 반복하여 상기 제1 질화막과 상기 제2 질화막의 라미네이트 구조를 형성하고,
    상기 사이클을 상기 미리 결정된 횟수 반복한 후,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 상기 질화 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 적어도 1회 회전시키는 제5 공정과,
    상기 제1 가스 공급부 및 상기 분리 가스 공급부로부터 상기 분리 가스를 공급하고, 상기 제2 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급한 상태에서 상기 회전 테이블을 미리 결정된 횟수 회전시키는 제6 공정을 행하는, 성막 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제5 공정은, 상기 제1 및 제3 공정보다도 장시간 행하는, 성막 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 미리 결정된 횟수는 상기 제2 미리 결정된 횟수보다도 많고, 상기 제1 질화막은 상기 제2 질화막보다도 두껍게 성막되는, 성막 방법.
  15. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 원소는, 금속 원소 또는 반도체 원소인, 성막 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 금속 원소는, Hf, Zr, Al, Ti, Sr 중 어느 하나이며,
    상기 반도체 원소는, Si인, 성막 방법.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5963456B2 (ja) * 2011-02-18 2016-08-03 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、及び基板処理方法
JP5779168B2 (ja) * 2012-12-04 2015-09-16 東京エレクトロン株式会社 周縁部塗布装置、周縁部塗布方法及び周縁部塗布用記録媒体
JP6115244B2 (ja) * 2013-03-28 2017-04-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP6280487B2 (ja) * 2014-10-16 2018-02-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
JP6441050B2 (ja) * 2014-12-01 2018-12-19 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP6608332B2 (ja) * 2016-05-23 2019-11-20 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP7089967B2 (ja) * 2018-07-17 2022-06-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN109712868A (zh) * 2018-12-20 2019-05-03 西安电子科技大学 基于氧化铝材料内嵌纳米晶结构的铁电薄膜制备方法
JP7249930B2 (ja) * 2019-11-20 2023-03-31 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および成膜装置
JP7098677B2 (ja) * 2020-03-25 2022-07-11 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP7288538B1 (ja) * 2022-03-18 2023-06-07 Kddi株式会社 情報処理システム及びサーバ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004023043A (ja) 2002-06-20 2004-01-22 Toshiba Corp 成膜方法、成膜装置、および半導体装置の製造方法
JP2010080924A (ja) * 2008-08-29 2010-04-08 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及び記憶媒体
JP2010206026A (ja) * 2009-03-04 2010-09-16 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、成膜方法、プログラム、およびコンピュータ可読記憶媒体
JP2011210872A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6709776B2 (en) * 2000-04-27 2004-03-23 Tdk Corporation Multilayer thin film and its fabrication process as well as electron device
JP2002319702A (ja) * 2001-04-19 2002-10-31 Sony Corp 窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体素子
JP4179311B2 (ja) * 2004-07-28 2008-11-12 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
JP4305427B2 (ja) * 2005-08-02 2009-07-29 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
CN101971303B (zh) * 2007-09-04 2013-05-01 东京毅力科创株式会社 Sr-Ti-O系膜的成膜方法和存储媒介
US8465592B2 (en) * 2008-08-25 2013-06-18 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus
JP2010087467A (ja) * 2008-09-04 2010-04-15 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及びこの成膜方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体
JP5579009B2 (ja) * 2010-09-29 2014-08-27 東京エレクトロン株式会社 成膜装置および成膜方法
US8288297B1 (en) * 2011-09-01 2012-10-16 Intermolecular, Inc. Atomic layer deposition of metal oxide materials for memory applications

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004023043A (ja) 2002-06-20 2004-01-22 Toshiba Corp 成膜方法、成膜装置、および半導体装置の製造方法
JP2010080924A (ja) * 2008-08-29 2010-04-08 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、基板処理装置、成膜方法及び記憶媒体
JP2010206026A (ja) * 2009-03-04 2010-09-16 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、成膜方法、プログラム、およびコンピュータ可読記憶媒体
JP2011210872A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Tokyo Electron Ltd 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体

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