KR20150126775A - 성막 방법 - Google Patents

성막 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150126775A
KR20150126775A KR1020150055836A KR20150055836A KR20150126775A KR 20150126775 A KR20150126775 A KR 20150126775A KR 1020150055836 A KR1020150055836 A KR 1020150055836A KR 20150055836 A KR20150055836 A KR 20150055836A KR 20150126775 A KR20150126775 A KR 20150126775A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ozone
substrate
gas
film
vacuum container
Prior art date
Application number
KR1020150055836A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101858315B1 (ko
Inventor
가즈오 야베
아키라 시미즈
고이치 이즈미
마사히로 후루타니
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
이와타니 산교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤, 이와타니 산교 가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20150126775A publication Critical patent/KR20150126775A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101858315B1 publication Critical patent/KR101858315B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • 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
    • C23C16/45534—Use of auxiliary reactants other than used for contributing to the composition of the main film, e.g. catalysts, activators or scavengers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/022—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being a laminate, i.e. composed of sublayers, e.g. stacks of alternating high-k metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02219—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H01L21/02236—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/3141—Deposition using atomic layer deposition techniques [ALD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

기판에의 원료의 흡착과, 당해 원료의 산화로 이루어지는 사이클을 반복해서 행하여 상기 기판에 산화막을 성막함에 있어서, 기판을 가열하는 가열 기구를 사용하지 않고 상기 산화를 충분히 행하여, 양호한 성질의 산화막이 얻어지는 기술을 제공하는 것이다. 진공 분위기 중에서 기판의 표면에 산화물의 분자층을 적층해서 박막을 얻는 성막 방법에 있어서, 원료를 포함하는 원료 가스를 진공 용기 내의 상기 기판에 대하여 공급하여, 기판에 원료를 흡착시키는 원료 가스 공급 공정과, 계속해서, 진공 용기 내에 연쇄 분해 반응을 일으키는 농도 이상의 농도의 오존을 포함하는 분위기를 형성하는 오존 분위기 형성 공정과, 계속해서, 상기 오존 분위기에 에너지를 공급해서 오존을 강제적으로 분해시킴으로써 산소의 활성종을 발생시키고, 당해 활성종에 의해 상기 기판의 표면에 흡착되어 있는 원료를 산화해서 상기 산화물을 얻는 산화 공정으로 이루어지는 사이클을 복수회 반복해서 행한다.

Description

성막 방법{FILM FORMING METHOD}
본 발명은 진공 분위기 중에서 기판에 산화막을 형성하는 성막 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)에 대하여 그 표면을 산화하는 프로세스가 행하여지는 경우가 있다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 이러한 산화를 행하는 기술에 대해서 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2007-251071 일본 특허 공개 제2013-197421
그런데, 상기 산화가 행하여지는 프로세스로서는, 예를 들어 ALD(Atomic Layer Deposition)가 알려져 있고, 이 ALD를 사용해서 웨이퍼의 표면에 실리콘 산화물(SiO2) 등의 박막을 형성하는 처리가 행하여지는 경우가 있다. 이러한 ALD를 행하는 성막 장치에서는, 그 내부가 진공 분위기로 되는 처리 용기(진공 용기) 내에 웨이퍼의 적재부가 설치된다. 그리고 적재된 웨이퍼에 대한 실리콘의 원료를 포함하는 원료 가스의 공급과, 웨이퍼에 흡착된 원료의 산화가 교대로 반복해서 복수회 행하여진다.
상기 원료의 산화는, 웨이퍼에 산소나 오존 등의 산화 가스를 공급하거나, 수소 및 산소를 웨이퍼에 공급해서 산소 라디칼을 발생시키거나, 진공 용기 내에 산소에 의한 플라즈마를 형성함으로써 행하여지고 있었다. 그러나, 상기 산화 가스를 공급하는 경우, 당해 산화 가스를 상기 원료와 화학 반응시키기 위해서 웨이퍼를 비교적 높은 온도로 가열할 필요가 있다. 또한, 산소 라디칼을 발생시키는 경우에는, 당해 라디칼을 발생시키기 위해서, 마찬가지로 웨이퍼를 비교적 높은 온도로 가열할 필요가 있다. 상기 산소 플라즈마를 사용하는 경우에는, 실온이어도 웨이퍼에 퇴적된 원료 가스의 성분을 산화할 수 있지만, 이온이나 전자로 이루어지는 플라즈마 활성종의 직진성에 의해, 웨이퍼의 패턴의 평면부와 측면부에서 막질이 상이해져버려, 측면부의 막질이 평면부의 막질에 비해 떨어진다. 그러한 이유에 의해, 미세한 패턴에의 적응이 곤란하다.
그 때문에, 종래는 성막 장치에 히터 등의 가열 기구를 설치하고 있다. 그러나, 그렇게 가열 기구를 설치하는 것은 장치의 제조 비용이나 운용 비용이 많이 들고, 웨이퍼를 진공 용기에 반입한 후, 당해 웨이퍼가 가열되어서 소정의 온도에 도달할 때까지 상기 원료의 산화를 행할 수 없기 때문에, 처리 시간의 단축화를 도모하기 어려웠다. 상기 특허문헌 1에서, 상기의 ALD에 대하여 적용되는 기술에 대해서는 기재되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 2에는, 감압 분위기에 산소 가스, 질소 가스 및 수소 가스를 공급해서 혼합함으로써 반응종(원자 형상 산소)이 발생한다고 되어 있다. 그러나, 이 원자 형상 산소를 생성시키기 위해서, 각 가스가 공급되는 분위기의 온도가 히터에 의해 400℃ 내지 1200℃가 되므로, 상기의 문제를 해결할 수 있는 것이 아니다.
본 발명은 기판에의 원료의 흡착과, 당해 원료의 산화로 이루어지는 사이클을 반복해서 행하여 상기 기판에 산화막을 성막함에 있어서, 기판을 가열하는 가열 기구를 사용하지 않고 상기 산화를 충분히 행하여, 양호한 성질의 산화막이 얻어지는 기술을 제공한다.
본 발명의 성막 방법에 의하면, 진공 분위기 중에서 기판의 표면에 산화물의 분자층을 적층해서 박막을 얻는 성막 방법에 있어서, 원료를 포함하는 원료 가스를 진공 용기 내의 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판에 상기 원료를 흡착시키는 원료 가스 공급 공정과, 상기 진공 용기 내에 연쇄 분해 반응을 일으키는 농도 이상의 농도의 오존을 포함하는 오존 분위기를 형성하는 오존 분위기 형성 공정과, 상기 오존 분위기에 에너지를 공급해서 오존을 강제적으로 분해시킴으로써 산소의 활성종을 발생시키고, 상기 활성종에 의해 상기 기판의 표면에 흡착되어 있는 원료를 산화해서 상기 산화물을 얻는 산화 공정으로 이루어지는 사이클을 복수회 반복해서 행한다.
본 발명에 따르면, 진공 용기 내에 연쇄 분해 반응을 일으키는 것이 가능한 오존 분위기를 형성하고, 이 연쇄 분해 반응에 의해 발생한 산소의 활성종을 사용하여, 기판에 흡착된 원료를 산화하고 있다. 기판의 표면에는, 상기 연쇄 분해 반응에 의해 매우 짧은 시간, 비교적 큰 에너지가 가해져, 상기 활성종과 원료가 반응하므로, 기판을 히터 등의 가열 기구에 의해 가열하지 않아도 상기 산화가 충분히 행하여져, 양호한 성질의 산화막을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치의 종단 측면도이다.
도 2는 강제 분해를 일으키기 위한 오존의 한계 압력 및 한계 농도를 나타내는 그래프이다.
도 3은 상기 성막 장치에 의한 성막 처리를 나타내는 공정도이다.
도 4는 상기 성막 장치에 의한 성막 처리를 나타내는 공정도이다.
도 5는 상기 성막 장치에 의한 성막 처리를 나타내는 공정도이다.
도 6은 상기 성막 장치에 의한 성막 처리를 나타내는 공정도이다.
도 7은 상기 성막 장치에 의한 성막 처리를 나타내는 공정도이다.
도 8은 상기 성막 장치에 의한 성막 처리를 나타내는 공정도이다.
도 9는 상기 성막 장치에 의한 성막 처리를 나타내는 공정도이다.
도 10은 상기 성막 처리 시에서의 웨이퍼의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 11은 상기 성막 처리 시에서의 웨이퍼의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 12는 상기 성막 처리 시에서의 웨이퍼의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 13은 상기 성막 처리 시에서의 웨이퍼의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 14는 상기 성막 처리 시에서의 웨이퍼의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 15는 상기 성막 처리 시에서의 웨이퍼의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 16은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 17은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 성막 방법을 실시하기 위한 성막 장치(1)에 대해서, 도 1의 종단 측면도를 참조하면서 설명한다. 이 성막 장치(1)는, ALD에 의해, 기판인 웨이퍼(W)에 산화 실리콘막을 형성한다. 도면 중 도면부호 11은, 그 내부에 진공 분위기를 형성할 수 있는 진공 용기(처리 용기)이다. 진공 용기(11) 내의 처리 공간은, 당해 공간의 외부로부터 가열 및 냉각이 이루어지지 않는, 즉 실온이며, 후술하는 각 반응은 실온에서 진행된다. 도면 중 도면부호 12는, 웨이퍼(W)를 수평하게 적재하는 스테이지이다. 도면 중 도면부호 13은 배기구이며, 예를 들어 진공 용기(11)의 측벽의 하부측에 개구되어 있다. 도면 중 도면부호 14는, 배기구(13)에 그 일단이 접속되는 배기관이다. 배기관(14)의 타단은, 배기량 조정부(15)를 통해서 배기 기구(16)에 접속되어 있다. 배기 기구(16)는, 예를 들어 진공 펌프에 의해 구성되어 있다. 배기량 조정부(15)는 예를 들어 밸브를 포함하고, 배기구(13)로부터의 배기 유량을 조정할 수 있다. 그에 의해, 진공 용기(11) 내를 원하는 압력의 진공 분위기로 할 수 있다.
진공 용기(11)의 측벽에는, 가스 공급구(21, 22, 23)가 개구되어 있다. 가스 공급구(21)에는 배관(24)의 일단이 접속되고, 배관(24)의 타단은, 밸브(V1)를 통해서 O3(오존) 가스 공급원(25)에 접속되어 있다. O3 가스 공급원(25)은, 예를 들어 대 산소 비율 8 내지 100Vol.％의 O3 가스를 배관(24)에 공급할 수 있다. 또한, 상기 가스 공급구(22)에는 배관(26)의 일단이 접속되고, 배관(26)의 타단은, 밸브(V2)를 통해서 N2(질소) 가스 공급원(27)에 접속되어 있다.
가스 공급구(23)에는 배관(31)의 일단이 접속되고, 배관(31)의 타단은, 밸브(V3, V4)를 이 순서대로 통해서 액체 원료 탱크(32)에 접속되어 있다. 이 액체 원료 탱크(32)에는, SiO2(산화 실리콘)의 성막 원료가 되는 액체의 아미노실란이 저류되어 있고, 상기 배관(31)은, 이 액체 원료 탱크(32)의 기층부(氣層部)에 개구되어 있다. 상기 아미노실란으로서는, 산화에 의해 산화 실리콘막을 형성할 수 있는 것이면 되며, 이 예에서는 BTBAS(비스터셜부틸아미노실란)가 저류되어 있다. 또한, 이 액체 원료 탱크(32)의 기층부에는, 배관(33)의 일단이 개구되어 있고, 당해 배관(33)의 타단은 밸브(V5)를 통하여, 배관(26)의 밸브(V2)의 상류측에 접속되어 있다. 도면 중 도면부호 34로 나타내는 배관은, 그 일단이 배관(31)의 밸브(V3, V4) 사이에 접속되어 있다. 배관(34)의 타단은, 배관(33)의 밸브(V5)의 상류측에 접속되어 있다. 배관(34)에는 밸브(V6)가 설치되어 있다.
상기의 구성에 의해, N2 가스 공급원(27)의 N2 가스가 캐리어 가스로서 액체 원료 탱크(32)에 공급되어, 탱크(32) 내의 아미노실란을 기화시킨다. 그리고 기화한 아미노실란과 상기 N2 가스의 혼합 가스가, 진공 용기(11) 내의 웨이퍼(W)에 공급된다. 성막 원료로 되는 것은 기화한 상기 아미노실란인데, 상기 캐리어 가스가 포함된 상기 혼합 가스에 대해서, 성막 원료 가스라고 표기하는 경우가 있다. 또한, 도면 중 밸브(V4 내지 V6) 및 액체 원료 탱크(32)를, 원료 공급부(30)로서 나타내고 있다.
진공 용기(11)의 천장부에는, 스테이지(12)에 적재되는 웨이퍼(W)에 대향하도록 가스 공급구(36)가 개구되어 있다. 가스 공급구(36)에는 배관(37)의 일단이 접속되고, 배관(37)의 타단은, 밸브(V7, V8)를 이 순서대로 통해서 NO(일산화질소) 가스 공급원(38)에 접속되어 있다. 후술하는 바와 같이, 배관(37)의 밸브(V7, V8) 사이는, NO 가스를 가스 공급구(36)로부터 진공 용기(11) 내를 향해서 공급함에 있어서, 당해 NO 가스를 일시적으로 저류하는 가스 저류부에 상당한다.
성막 장치(1)는, 제어부(10)를 구비하고 있고, 이 제어부(10)는, 예를 들어 도시하지 않은 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터로 이루어진다. 이 제어부(10)는, 성막 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 송신하여, 각 밸브(V)의 개폐나 배기량 조정부(15)의 배기 유량의 조정 등의 각 동작을 제어한다. 그리고, 이러한 제어 신호를 출력하기 위해서, 스텝(명령)군이 짜여진 프로그램이, 상기 기억부에 기억되어 있다. 이 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그네트 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 그로부터 컴퓨터에 인스톨된다.
상세하게는 후술하는 바와 같이, 이 실시 형태에서는 웨이퍼(W)가 반입된 진공 용기(11) 내에 오존 분위기를 형성한 상태에서 NO 가스를 공급함으로써, 오존을 분해시킨다. 이 분해는, NO에 의해 오존이 분해되어서 산소의 라디칼 등의 활성종을 발생시켜, 그 활성종이 주위의 오존을 분해시키어 산소의 활성종을 더욱 발생시키도록 강제적으로 일어나는 연쇄 분해 반응이다. 도 2의 그래프는, 종축에 압력(단위: Torr), 횡축에 분위기 중의 오존 농도(단위: vol％)를 각각 설정하고 있다. 그래프 중의 각 플롯은, 실험에 의해, 실제로 상기의 연쇄 분해 반응이 일어난 것이 확인된 압력 및 오존 농도를 나타내고 있다. 그래프의 선은, 각 플롯으로부터 얻어지는 상기의 연쇄 분해 반응이 발생하는 압력 한계 및 오존의 농도 한계, 즉 기폭 한계를 나타내고 있다. 후술하는 바와 같이 웨이퍼(W)에 산화를 행함에 있어서 NO 가스를 진공 용기(11)에 공급했을 때에, 진공 용기(11) 내가 이 그래프로 나타내는 한계 이상의 압력, 또한 이 그래프로 나타내는 한계 농도 이상의 오존 농도가 된다.
계속해서, 상기의 성막 장치(1)의 동작에 대해서, 각 밸브의 개폐 상태를 도시한 도면 3 내지 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 3 내지 도 9에서는, 화살표에 의해 각 가스의 흐름에 대해서도 나타내고 있다. 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 반송구를 통해 진공 용기(11) 내에 반입되어, 스테이지(12) 위에 적재된다. 각 밸브(V1 내지 V8)가 폐쇄된 상태에서 진공 용기(11)가 진공화되어, 당해 진공 용기(11) 내가 소정의 압력의 진공 분위기로 조정된다. 계속해서, 밸브(V6)가 개방되고, 당해 밸브(V6)의 상류측의 유로의 압력이 조정된다. 다음으로 당해 밸브(V6)가 폐쇄됨과 함께 밸브(V3, V4, V5)가 개방되어, N2 가스 공급원(27)으로부터 원료 공급부(30)의 액체 원료 탱크(32)에 N2 가스가 공급된다. 이 N2 가스에 의해 액체 원료 탱크(32) 내의 아미노실란이 기화하고, 이 아미노실란과 N2 가스로 이루어지는 성막 원료 가스가 진공 용기(11) 내에 공급되어, 아미노실란의 분자가 웨이퍼(W)의 표면에 흡착되어서, 당해 아미노실란의 분자층이 형성된다(스텝 S1, 도 3).
밸브(V3, V4, V5)가 폐쇄되고, 진공 용기(11)에의 성막 원료 가스의 공급이 정지된다. 그러한 후, 밸브(V2)가 개방되어 진공 용기(11) 내에 N2 가스가 공급된다. 이 N2 가스에 의해, 진공 용기(11)에서 웨이퍼(W)에 흡착되지 않은 잉여의 아미노실란이 퍼지되어, 진공 용기(11) 내로부터 제거된다(스텝 S2, 도 4).
계속해서 밸브(V2)가 폐쇄됨과 함께 밸브(V1)가 개방되어, 진공 용기(11) 내에 O3 가스가 공급되어서, 진공 용기(11) 내의 오존 압력이 상승한다(스텝 S3, 도 5). 그러한 후, 배기량 조정부(15)에 의한 배기가 일단 정지되고, 밸브(V1)가 폐쇄되어, 진공 용기(11) 내에 O3 가스가 봉입된다. 이때의 진공 용기(11) 내의 오존 농도는, 후속 스텝에서 진공 용기(11) 내에 NO 가스가 공급됨으로써 희석되어도 도 2에서 설명한 상기 연쇄 분해 반응이 발생하는 한계 이상의 농도가 유지되는 농도이다. 이 예에서는, 이 오존 봉입시의 진공 용기(11)의 압력은 30Torr(4.0×103Pa)가 된다. 따라서, 도 2의 그래프로부터, 진공 용기(11)의 오존 농도는 30vol％를 초과하는 농도가 된다.
상기 오존이 봉입된 상태에서, 밸브(V8)가 개방되어, 배관(37)의 밸브(V7)의 상류측에 NO 가스가 저류된다(스텝 S4, 도 6). 그 후, 밸브(V8)가 폐쇄되어(스텝 S5, 도 7), 배관(37)의 밸브(V7, V8) 사이가 진공 용기(11) 내보다 높은 압력으로 된다. 이렇게 진공 용기(11) 내와, 배관(37)의 상기 밸브(V7, V8) 사이에 차압을 형성하는 것은, NO 가스를 진공 용기(11) 내에 확실하게 공급하여, 상기의 O3의 연쇄 분해 반응을 발생시키기 위해서이다. 이 차압으로서는, 10Torr(1.3×103Pa) 이상으로 하는 것이 바람직하고, 이 예에서는 30Torr(4.0×103Pa)의 차압을 형성한다. 즉, 배관(37)의 밸브(V7, V8) 사이의 압력은, 60Torr(8.0×103Pa)가 된다.
그 후, 밸브(V7)가 개방된다. 상기와 같이 차압을 형성함으로써 NO 가스가, 빠르게 진공 용기(11) 내를 향해 유입되어, 진공 용기(11) 내의 오존과 접촉한다. 그에 의해 이미 설명한 바와 같이 당해 오존이 강제적으로 분해되어, 발생한 산소의 활성종이 웨이퍼(W) 표면에 흡착된 아미노실란의 분자층과 반응하고, 당해 아미노실란을 산화하여, 산화 실리콘의 분자층이 형성된다(스텝 S6, 도 8).
상기 활성종은 불안정하기 때문에, 상기 활성종의 발생으로부터 예를 들어 수 밀리초 경과하면 산소로 변화하여, 산화가 종료된다. 그런 후 밸브(V7)가 폐쇄되고, 배기량 조정부(15)에 의해 소정의 유량으로 진공 용기(11) 내가 배기된다. 또한, 밸브(V2)가 개방되어 진공 용기(11) 내에 N2 가스가 공급된다. 이 N2 가스에 의해, 진공 용기(11)에 잔류하는 상기 산소가 퍼지되어, 진공 용기(11) 내로부터 제거된다(스텝 S7, 도 9)
이 스텝 S1 내지 S7을 하나의 사이클로 하면, 이후, 이 사이클이 반복해서 복수회 실행되어, 사이클이 1회 행하여질 때마다 웨이퍼(W)에 산화 실리콘의 분자층이 적층된다. 2회째 이후의 사이클이 행하여질 때의 웨이퍼(W)의 표면 상태의 변화에 대해서, 도 10 내지 도 15의 모식도를 참조하면서 설명한다. 도 10은, 어떤 사이클이 개시되기 직전의 상태를 나타내고, 도 11은, 당해 사이클의 스텝 S1이 실행되어, 웨이퍼(W) 표면에 아미노실란(BTBAS)의 분자(42)가 흡착된 상태를 나타내고 있다. 각 도면 중의 도면부호 41은, 이미 웨이퍼(W)에 형성된 산화 실리콘의 분자이다. 도 12는, 동 사이클의 스텝 S3에서 진공 용기(11) 내에 오존 가스가 공급된 상태를 나타내며, 오존의 분자를 도면부호 43으로 나타내고 있다.
도 13은, 그 다음의 스텝 S6에서 NO 가스가 진공 용기(11) 내에 공급된 순간을 나타내고 있다. 상기와 같이 NO와 오존이 화학 반응을 일으켜서, 오존에 에너지가 부여되어, 오존이 강제적으로 분해되어서 산소의 활성종(44)을 발생한다. 그리고 활성종(44)에 의해 오존이 강제적으로 분해되고, 발생한 활성종(44)에 의해 오존이 더욱 분해된다. 이렇게 오존이 연쇄 분해되어, 진공 용기(11) 내의 오존이 순간적으로 활성종(44)으로 변화한다(도 14).
그리고, 이 오존의 연쇄 분해 반응이 일어나는 공간에 노출되어 있는 아미노실란의 분자(42)에는, 당해 연쇄 분해 반응으로 방출된 열 및 광의 에너지가 가해져서, 당해 분자(42)의 에너지가 순간적으로 상승하여, 당해 분자(42)의 온도가 상승한다. 그리고, 이렇게 온도가 상승해서 활성화된 아미노실란의 분자(42)의 주위에는, 당해 분자(42)와 반응 가능한 활성종(44)이 존재하므로, 이들 분자(42)와 산소의 활성종(44)의 반응이 일어난다. 즉 아미노실란 분자(42)가 산화되어서, 산화 실리콘의 분자(41)가 발생한다(도 15).
이렇게 오존의 연쇄 분해 반응에 의해 발생하는 에너지를 아미노실란의 분자가 받게 되므로, 배경기술에서 설명한 바와 같은 히터에 의한 웨이퍼(W)의 가열을 행하지 않아도, 당해 아미노실란의 산화를 행할 수 있다. 2회째 이후의 사이클의 스텝 S1 내지 S7에서, 아미노실란 분자(42)가 산화되는 모습을 설명했지만, 1회째의 사이클의 스텝 S1 내지 S7에서도 마찬가지로, 오존의 분해에 의한 에너지가 아미노실란의 분자(42)에 가해져서, 당해 분자(42)가 산화된다. 상기의 사이클이 소정의 횟수 반복해서 행하여져, 원하는 막 두께의 산화 실리콘막이 성막되면, 웨이퍼(W)가 진공 용기(11) 내로부터 반출된다.
이 성막 장치(1)에 의해 행하여지는 성막 방법에 의하면, 이미 설명한 바와 같이 진공 용기(11) 내에 비교적 높은 농도의 오존 분위기를 형성하고, 실온에서 이 오존을 NO 가스에 의해 연쇄 분해시키고, 이 연쇄 분해에 의해 발생한 활성종에 의해 웨이퍼(W) 표면의 아미노실란을 산화시켜서 산화막을 형성하고 있다. 후술하는 평가 시험에서 나타내는 바와 같이, 이렇게 형성한 산화막은, 웨이퍼(W)를 가열해서 형성한 산화막과 마찬가지의 막질을 갖고 있다. 따라서, 이 성막 방법에서는, 산화를 행하기 위해서 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 히터 등을 설치할 필요가 없으므로, 성막 장치(1)의 제조 비용 및 운용 비용의 삭감을 도모할 수 있다. 또한, 상기 히터에 의해 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 되는 것을 기다리지 않고, 아미노실란의 산화를 행할 수 있다. 따라서, 성막 처리에 필요로 하는 시간을 단축하여, 스루풋의 향상을 도모할 수 있다.
상기의 성막 장치(1)에 있어서, NO 가스의 공급구(36)는, 스테이지(12)에 적재되는 웨이퍼(W) 표면에 대향해서 형성된다. 이미 설명한 바와 같이 오존의 분해 반응은 순간적으로 진행되는데, 이렇게 가스 공급구(36)가 개구되어 있음으로써, 그 약간의 시간 동안에 당해 분해 반응은 진공 용기(11) 내를 상방으로부터 하방을 향해서 전파된다. 이렇게 반응이 전파됨으로써, 웨이퍼(W)는 하방을 향하는 힘을 받아서 스테이지(12)에 가압되어, 당해 스테이지(12)에 고정된 상태에서 이미 설명한 산화가 행하여진다. 즉, 오존의 강제 분해에 의한 진공 용기(11) 내의 압력 변화에 의해, 웨이퍼(W)가 스테이지(12)로부터 이탈되어버리는 것을 방지할 수 있다.
상기의 스텝 S5에서, 배관(37)의 밸브(V7, V8) 사이와, 진공 용기(11) 내의 압력과의 사이에 차압을 형성함에 있어서, 상기 밸브(V7, V8) 사이가, 진공 용기(11) 내보다 더 낮은 압력으로 되도록 해도 된다. 그 경우, 스텝 S4에서 밸브(V7)가 개방되면, 진공 용기(11)의 오존 가스가 배관(37)에 유입되어 NO 가스와 접촉하여, 당해 배관(37) 내에서 연쇄 분해 반응이 개시되고, 이 분해 반응이 진공 용기(11)에 전파되어, 웨이퍼(W) 표면의 아미노실란이 산화된다. 그 경우, 배관(37)은, 이 분해 반응 시에 발생하는 열 및 압력에 견딜 수 있도록 구성되게 된다.
상기의 예에서는 NO와 오존의 화학 반응에 의해, 오존에 에너지를 공급해서 이미 설명한 연쇄 분해 반응을 개시시키고 있지만, 이 연쇄 분해 반응이 개시되도록 에너지를 공급할 수 있으면, 당해 화학 반응을 일으키는 것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 진공 용기(11) 내에 레이저 광선을 조사할 수 있도록 성막 장치(1)를 구성하고, 당해 레이저 광선의 조사에 의해 오존에 에너지를 부여해서 상기 연쇄 분해 반응을 개시시켜도 된다. 또한, 진공 용기(11) 내에 전극을 설치하고, 당해 전극에 전압을 인가하여, 방전을 일으킬 수 있게 성막 장치(1)을 구성해도 좋다. 이 방전의 에너지를 부여함으로써, 상기 연쇄 분해 반응이 개시되도록 해도 된다. 단, 장치의 구성을 간소하게 하는 관점과, 상기 방전용의 전극을 구성하는 금속이 웨이퍼(W)에 비산되는 것을 방지하는 관점에서, 상기와 같은 화학 반응을 일으킴으로써 상기 연쇄 분해 반응을 일으키는 것이 바람직하다. 당해 화학 반응을 일으키기 위해서는 NO 가스 이외에, 오존 가스와 급격한 반응을 일으키는 가스를 사용할 수 있다.
그런데, 예를 들어 상기의 성막 장치(1)에서 암모니아 가스, 메탄 가스, 디보란 가스 등을 오존 가스와 함께 진공 용기(11) 내에 봉입해 두고, NO 가스를 진공 용기(11) 내에 공급해도 된다. O3이 분해될 때에 이들 가스도 분해되어서 아미노실란과 화학 반응하여, 이들 가스를 구성하는 원소가 각각 도핑된 산화 실리콘막을 형성할 수 있다. 구체적으로는, 암모니아, 메탄 가스, 디보란 가스를 진공 용기(11)에 봉입함으로써, 각각 N(질소), C(탄소), B(붕소)가 도핑된 산화 실리콘막을 형성할 수 있다.
상기의 실시 형태에 적용되는 원료 가스로서는, 상술한 바와 같이 산화 실리콘막을 형성하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어 TMA[트리메틸알루미늄], TEMHF[테트라키스에틸메틸아미노하프늄], Sr(THD)2[스트론튬비스테트라메틸헵탄디오네이트], Ti(MPD)(THD)[티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토] 등을 사용하여, 산화알루미늄, 산화하프늄, 산화스트론튬, 산화티타늄 등을 성막하도록 해도 된다.
평가 시험
본 발명에 관련해서 행하여진 평가 시험에 대해서 설명한다. 평가 시험 1로서, 성막 장치(1)를 사용해서 상기의 도 3 내지 도 15에서 설명한 방법에 의해, 웨이퍼(W)에 산화 실리콘막을 형성하였다. 그리고, 형성된 산화 실리콘막을 습식 에칭하여, 에칭 레이트를 측정하였다. 이 평가 시험 1에서는 웨이퍼(W)의 일단측의 에칭 레이트, 타단측의 에칭 레이트를 각각 측정하였다.
비교 시험 1-1로서, 진공 용기 내에서 산소 가스를 플라즈마화할 수 있는 성막 장치를 사용해서 웨이퍼(W)에 산화 실리콘막의 성막을 행하였다. 보다 자세하게 설명하면, 이 성막 장치는, 성막 장치(1)와 동일하게 진공 용기(11) 내에 성막 원료 가스의 공급을 행할 수 있음과 함께, 진공 용기(11) 내에 공급된 산소를 플라즈마화할 수 있다. 그리고, 상기 성막 원료 가스의 공급과, 상기 플라즈마화에 의한 원료의 산화를 교대로 행함으로써, 상기 성막을 행할 수 있다. 이 비교 시험 1-1은, 평가 시험 1과 동일하게 실온에서 상기 산화를 행하였다. 성막 후에는 평가 시험 1과 마찬가지로 산화 실리콘막의 습식 에칭을 행하여, 에칭 레이트를 측정하였다.
비교 시험 1-2로서, 진공 용기 내의 웨이퍼(W)를 히터에 의해 소정의 온도로 가열하면서, 당해 웨이퍼(W)에 상기 성막 원료 가스와 오존 가스를 교대로 반복 공급하여, 웨이퍼(W)에 산화 실리콘막을 형성하였다. 즉, 이 비교 시험 1-2에서는, 상기의 오존의 연쇄 분해 반응을 행하지 않고, 웨이퍼(W)를 가열함으로써 웨이퍼(W)에 열 에너지를 부여하여, 웨이퍼(W)에 흡착된 아미노실란을 오존에 의해 산화시키고 있다. 성막 후에는, 다른 각 시험과 마찬가지로 에칭 레이트를 측정하였다.
도 16은, 평가 시험 1 및 각 비교 시험의 에칭 레이트의 측정 결과를 나타내는 그래프로서, 종축이 상기 에칭 레이트(단위: Å/분)를 나타내고 있다. 그래프에 나타낸 바와 같이, 평가 시험(1)의 웨이퍼(W)에 대해서는, 일단측의 에칭 레이트가 4.8Å/분, 타단측의 에칭 레이트가 3.4Å/분으로, 대략 같은 값으로 되어 있다. 그리고, 비교시험 1-1의 에칭 레이트는 54.2Å/분이며, 비교시험 1-2의 에칭 레이트는 4.7Å/분이었다. 즉, 평가 시험 1의 에칭 레이트는, 동일한 실온에서 처리를 행한 비교시험 1-1의 에칭 레이트보다 명백하게 낮게 억제되어 있고, 산화를 행하기 위해서 히터에 의한 가열을 행한 비교 시험 1-2의 에칭 레이트와 대략 동일하다. 즉, 평가 시험 1에서는, 성막 중에 가열을 행하여 형성한 산화 실리콘막과, 대략 동등한 막질을 갖는 산화 실리콘막이 형성되어 있는 것으로 나타났다. 따라서 이 평가 시험의 결과로부터, 상기의 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법을 사용함으로써, 히터에 의한 가열을 행하지 않아도 양호한 막질을 갖는 산화 실리콘막을 형성할 수 있음이 나타났다.
계속해서, 상기의 실시 형태에 따라서 처리를 행함으로써 형성되는 산화 실리콘막의 열 이력에 대해서 조사한 평가 시험 2에 대해서 설명한다. 이 평가 시험 2에서는, 실리콘으로 이루어지는 복수의 기판에, 이온 임플랜테이션에 의해 각각 P(인)를 주입하였다. 이 이온 임플랜테이션은, 2keV, 1E15ions/cm2로 행하였다. 그리고, 상기 P를 주입한 기판에 대해서, 상기의 성막 장치(1)를 사용하여 산화 실리콘막의 형성을 행하였다. 이 산화 실리콘막을 형성함에 있어서, 상기의 사이클은 100회 행하였다. 또한, 각 사이클의 스텝 S3에서는, 진공 용기(11) 내의 오존 농도가 77.7vol％로 되도록 오존 가스를 공급하였다. 그리고, 산화 실리콘막의 형성 후, 당해 산화 실리콘막의 저항값을 측정하였다. 또한, 상기의 P를 주입한 기판 중, 상기 산화 실리콘막을 형성하지 않은 것에 대해서는, 레퍼런스로서 서로 다른 온도에서 5분간 가열 처리를 행하였다. 가열 처리 후, 이들 레퍼런스의 저항값을 측정하였다.
도 17은, 이 평가 시험 2의 결과를 나타내는 그래프이다. 검게 칠한 플롯이 레퍼런스의 저항값이며, 백색의 플롯이 성막 장치(1)에서 성막한 산화 실리콘막의 저항값이다. 그래프에 나타낸 바와 같이 상기의 산화 실리콘막의 저항값은, 200℃에서 가열된 레퍼런스의 저항값에 상당한다. 즉, 실시 형태에서 설명한 사이클을 100회 행하는 것은, 기판에 200℃의 열을 5분간 가하는 것에 상당한다. 즉, 상기의 연쇄 분해 반응에 의해, 기판에는 열이 가해지고 있고, 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 이렇게 열이 가해짐으로써, 상술한 바와 같이 히터 등에 의해 기판을 가열하지 않고, 아미노실란의 산화를 행할 수 있을 것으로 추측된다.
W : 웨이퍼 1 : 성막 장치
10 : 제어부 11 : 진공 용기
13 : 배기구 15 : 배기량 조정부
25 : O3 가스 공급원 27 : N2 가스 공급원
30 : 원료 공급부 38 : NO 가스 공급원

Claims (6)

  1. 진공 분위기 중에서 기판의 표면에 산화물의 분자층을 적층해서 박막을 얻는 성막 방법에 있어서,
    원료를 포함하는 원료 가스를 진공 용기 내의 상기 기판에 대하여 공급하여, 상기 기판에 상기 원료를 흡착시키는 원료 가스 공급 공정과,
    상기 진공 용기 내에 연쇄 분해 반응을 일으키는 농도 이상의 농도의 오존을 포함하는 오존 분위기를 형성하는 오존 분위기 형성 공정과,
    상기 오존 분위기에 에너지를 공급해서 오존을 강제적으로 분해시킴으로써 산소의 활성종을 발생시키고, 상기 활성종에 의해 상기 기판의 표면에 흡착되어 있는 원료를 산화해서 상기 산화물을 얻는 산화 공정으로 이루어지는 사이클을 복수회 반복해서 행하는 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오존 분위기 형성 공정은, 상기 기판을 저장하는 진공 용기 내에 오존 가스를 봉입하는 공정을 포함하는, 성막 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 산화 공정은, 오존과 화학 반응해서 상기 강제적으로 분해시키기 위한 반응 가스를 상기 오존 분위기에 공급하는 반응 가스 공급 공정을 포함하는, 성막 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반응 가스는 일산화질소인, 성막 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급 공정은, 상기 오존 분위기가 형성된 진공 용기로부터 구획된 상기 반응 가스의 저류부에, 상기 저류부와, 상기 진공 용기와의 사이에 차압이 형성되도록 상기 반응 가스를 공급하는 공정과,
    상기 진공 용기와 상기 저류부를 연통시켜서, 상기 반응 가스와 오존을 접촉시키는 공정,
    을 포함하는, 성막 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 반응 가스 공급 공정은, 상기 기판에 대향하도록 상기 진공 용기에 형성된 공급구로부터, 상기 반응 가스를 상기 진공 용기 내에 공급하는 공정을 포함하는, 성막 방법.
KR1020150055836A 2014-04-30 2015-04-21 성막 방법 KR101858315B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-093799 2014-04-30
JP2014093799A JP6242283B2 (ja) 2014-04-30 2014-04-30 成膜方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150126775A true KR20150126775A (ko) 2015-11-13
KR101858315B1 KR101858315B1 (ko) 2018-05-15

Family

ID=54355737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150055836A KR101858315B1 (ko) 2014-04-30 2015-04-21 성막 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9425071B2 (ko)
JP (1) JP6242283B2 (ko)
KR (1) KR101858315B1 (ko)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003174001A (ja) * 2001-12-07 2003-06-20 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
JP4621848B2 (ja) * 2006-03-20 2011-01-26 岩谷産業株式会社 酸化薄膜の作成方法
JP5258229B2 (ja) * 2006-09-28 2013-08-07 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および成膜装置
JP5299857B2 (ja) * 2007-03-30 2013-09-25 株式会社明電舎 オゾン分解装置
JP5183099B2 (ja) * 2007-05-29 2013-04-17 岩谷産業株式会社 オゾンガス濃縮方法
JP5616591B2 (ja) * 2008-06-20 2014-10-29 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
WO2011010727A1 (ja) * 2009-07-24 2011-01-27 株式会社ユーテック 熱ＣＶＤ装置、ＳｉＯ２膜又はＳｉＯＦ膜及びその成膜方法
JP2011034995A (ja) * 2009-07-29 2011-02-17 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP5474526B2 (ja) * 2009-12-24 2014-04-16 住友重機械工業株式会社 オゾン濃縮装置
JP2011199003A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Tokyo Electron Ltd シリコン酸化膜の形成方法、及びプラズマ処理装置
JP2013197421A (ja) 2012-03-21 2013-09-30 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9425071B2 (en) 2016-08-23
KR101858315B1 (ko) 2018-05-15
JP6242283B2 (ja) 2017-12-06
JP2015211193A (ja) 2015-11-24
US20150318170A1 (en) 2015-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180081698A (ko) 성막 장치, 성막 방법, 기억 매체
JP5276156B2 (ja) 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法
KR101885947B1 (ko) 성막 장치, 성막 방법, 기억 매체
KR101930126B1 (ko) 기판 처리 장치, 기판 처리 방법, 기억 매체
US8357619B2 (en) Film formation method for forming silicon-containing insulating film
US9831083B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium
JP2007067119A (ja) 半導体製造装置
JP2013151722A (ja) 半導体装置の製造方法
KR101858315B1 (ko) 성막 방법
KR102365948B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램
US20220403515A1 (en) Substrate treatment method and substrate treatment device
KR102156739B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
US11562905B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium
JP2011054680A (ja) 半導体装置の製造方法及び製造装置
JP2012114350A (ja) 基板処理装置
WO2019058477A1 (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
JP2003243387A (ja) シリコンウェハの窒化方法および窒化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant