KR20210035769A - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

성막 방법 및 성막 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210035769A
KR20210035769A KR1020207024685A KR20207024685A KR20210035769A KR 20210035769 A KR20210035769 A KR 20210035769A KR 1020207024685 A KR1020207024685 A KR 1020207024685A KR 20207024685 A KR20207024685 A KR 20207024685A KR 20210035769 A KR20210035769 A KR 20210035769A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
frequency power
substrate
gas
film
Prior art date
Application number
KR1020207024685A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102690416B1 (ko
Inventor
히로시 나가이케
다이스케 요시코시
타카오 후나쿠보
타카히사 이와사키
치주 시에
유키 아즈마
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20210035769A publication Critical patent/KR20210035769A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102690416B1 publication Critical patent/KR102690416B1/ko

Links

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]
    • C23C16/45527—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
    • 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
    • C23C16/45542—Plasma being used non-continuously during the ALD reactions
    • 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
    • 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
    • C23C16/4554—Plasma being used non-continuously in between ALD reactions
    • 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
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—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 using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5096—Flat-bed apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • 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
    • H01L21/02225—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
    • H01L21/02274—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 in the presence of a plasma [PECVD]
    • 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
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • H01L21/3083—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/3086—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-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
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PEALD에 의해 기판에 정해진 막을 성막하는 성막 방법으로서, 전구체를 기판에 흡착시키는 흡착 공정과, 개질 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 또한 기판에 흡착된 전구체를, 상기 플라즈마에 포함되는 라디칼에 의해 개질하는 개질 공정을 가지고, 상기 개질 공정은, 상기 개질 가스로부터 플라즈마를 생성하는 플라즈마원에, 실효 파워가 500 W 미만인 고주파 전력을 공급하는 전력 공급 공정을 가진다.

Description

성막 방법 및 성막 장치
본 개시는 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 플라즈마 인핸스드 원자층 퇴적법(PEALD)에 의해 기판 상에 산화막을 생성하는 방법이 개시되어 있다. 이 성막 방법에서는, 이하의 단계(i)와 단계(ii)로 이루어지는 사이클을 반복하여 실리콘 산화막 등의 산화막을 PEALD에 의해 생성한다. 상기 단계(i)는, 예를 들면 전구체를 기판에 흡착시키기 위하여, 기판이 배치되는 반응 공간에 상기 전구체를 공급하고, 이어서 흡착되어 있지 않은 전구체를 기판으로부터 제거하기 위하여 퍼지하는 단계를 포함한다. 상기 단계(ii)는 흡착된 전구체를, 산소 등의 플라즈마에 노출시켜, 당해 전구체에 표면 반응을 일으키고, 이어서 반응하고 있지 않는 성분을 기판으로부터 제거하기 위하여 퍼지하는 단계를 포함한다.
일본특허공개공보 2015-061075호
본 개시에 따른 기술은, PEALD에 의해 성막할 시의 생산성을 향상시킨다.
본 개시의 일태양은, PEALD에 의해 기판에 정해진 막을 성막하는 성막 방법으로서, 전구체를 기판에 흡착시키는 흡착 공정과, 개질 가스로부터 플라즈마를 생성 하고, 또한 기판에 흡착된 전구체를, 상기 플라즈마에 포함되는 라디칼에 의해 개질하는 개질 공정을 가지고, 상기 개질 공정은, 상기 개질 가스로부터 플라즈마를 생성하는 플라즈마원에, 실효 파워가 500 W 미만인 고주파 전력을 공급하는 전력 공급 공정을 가진다.
본 개시에 의하면, PEALD에 의해 성막할 시의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치로서의 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명자들이 행한 시험에 있어서의 테스트 피스의 부착 위치를 설명하는 도이다.
도 4는 확인 시험 1의 결과를 나타내는 도이다.
도 5는 확인 시험 2의 결과를 나타내는 도이다.
먼저, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 종래의 성막 방법에 대하여 설명한다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판(이하, '기판'이라고 함)에 대하여 성막 처리 등의 처리가 행해진다. 성막 방법으로서는, 예를 들면 ALD가 있으며, 성막 장치에서는, 정해진 사이클을 반복함으로써, 원자층을 한층씩 퇴적하여, 원하는 막을 기판 상에 형성한다.
특허 문헌 1의, PEALD에 의해 기판 상에 산화막을 생성하는 방법에서는, 전술한 바와 같이, 이하의 단계(i)와 단계(ii)로 이루어지는 사이클을 반복한다. 상기 단계(i)는, 전구체를 기판에 흡착시키기 위하여 상기 전구체를 반응 공간에 공급하고, 이어서 흡착되어 있지 않은 전구체를 기판으로부터 제거하기 위하여 퍼지한다. 상기 단계(ii)는, 흡착된 전구체를 플라즈마에 노출시켜, 당해 전구체에 표면 반응을 일으키고, 이어서 반응하고 있지 않는 성분을 기판으로부터 제거하기 위하여 퍼지한다.
그런데, 성막 시, 전구체에 표면 반응을 일으키게 하는 플라즈마에 포함되는 라디칼(산소 라디칼 등)을, 기판 주변에 과잉으로 공급해도, 성막에 악영향은 없다. 정해진 양을 초과하는 분의 라디칼에 대해서는, 단순히, 전구체로 이루어지는 흡착층의 개질(반응)에 기여하지 않을 뿐이다. 따라서 성막 시는, 기판 표면 전체의 전구체가 라디칼과 반응하여 개질되도록 당해 기판의 주변에 충분한 양의 라디칼을 공급함으로써, 막 두께의 균일성 등의 성막의 안정성을 확보할 수 있다.
기판 표면에 있어서의 개질에 기여하지 않는 라디칼은, 기판이 수용되는 처리 용기의 내벽 등과 같은, 기판과는 상이한 개소에 도달한다. 그 결과, 도달한 부분에 전구체 등이 존재하면 그 전구체와 반응하여 불필요한 반응 생성물 등(이하, '퇴적물'이라고 함)을 생성한다. 플라즈마 등을 이용한 드라이 클리닝에 의해, 생성된 퇴적물을 제거할 수 있다. 그러나, 산소(O) 라디칼 등의 라디칼은 수명이 길고, 기판과 반응하지 않는 라디칼은, 드라이 클리닝으로는 제거하기 어려운 장소(예를 들면, 기판으로부터 수 10 cm ~ 수 m 떨어진, 처리 용기보다 배기 방향 하류측의 부분)에 퇴적물을 생성하는 경우가 있다.
퇴적물을 제거하는 방법은 삼불화 질소(NF3) 가스 등을 사용한 드라이 클리닝 또는, 리모트 플라즈마를 사용한 클리닝을 포함한다. 그러나, 처리 용기보다 배기 방향 하류측의 부분 등 플라즈마가 생성되는 영역에서 먼 장소에 생성된 퇴적물을 제거하기 위해서는 장시간을 요한다. 또한, 이들 클리닝이 기술적으로 곤란한 경우는, 퇴적물이 부착된 부분을 제거하여 약액 등에 의해 세정하는 방법이 취해지는 경우도 있다. 그러나, 이 방법도 퇴적물의 제거에 장시간을 요한다.
또한, 상술한 바와 같은 퇴적물을 제거하는 방법 이외에, 온도만을 제어하여 퇴적물의 부착을 억제하는 방법이 있다. 예를 들면, 일반적으로 퇴적물은 저온부에 부착하기 쉽기 때문에, 퇴적물의 부착을 억제하는 부분을 성막 대상의 기판보다 고온으로 하는 방법이 있다. 예를 들면, 기판을 20℃, 장치 내벽을 60℃로 하면, 장치 내벽에 부착하는 퇴적물의 양을 저감시킬 수 있다. 그러나, ALD로의 성막은, 기판의 온도가 높을수록 반응이 진행된다. 이 때문에, ALD로의 성막 시, 퇴적물의 부착을 방지하는 부분을, 성막 대상의 기판보다 고온으로 하는 것이 어려운 경우가 많다.
이하, PEALD로 성막할 시에, 기판 표면에 있어서의 반응에 기여하지 않는 라디칼에 의한 반응 생성물이, 드라이 클리닝으로 제거하기 어려운 장소에 부착(생성)하는 양을 저감시키기 위한, 본 실시 형태에 따른 성막 장치 및 성막 방법을 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
＜제 1 실시 형태＞
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치로서의 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는 플라즈마 처리 장치(1)는 성막 기능과 에칭 기능의 양방을 가지는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치를 예로 설명한다. 또한, 플라즈마 처리 장치(1)는 O 라디칼을 이용하여 SiO2막을 성막하는 것으로 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)는 대략 원통 형상의 처리 용기(10)를 가지고 있다. 처리 용기(10)는 플라즈마가 내부에서 생성되고, 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라고 함)(W)를 기밀하게 수용한다. 본 실시 형태에 있어서, 처리 용기(10)는 직경 300 mm의 웨이퍼(W)를 처리하기 위한 것이다. 처리 용기(10)는 예를 들면 알루미늄으로 구성되어 있고, 그 내벽면에는 양극 산화 처리가 실시되어 있다. 이 처리 용기(10)는 보안 접지되어 있다.
처리 용기(10) 내에는 웨이퍼(W)가 배치되는 배치대(11)가 수용되어 있다.
배치대(11)는 정전 척(12)과 정전 척 배치판(13)을 가지고 있다. 정전 척(12)은 상방에 배치부(12a)를 가지고, 하방에 기체부(12b)를 가진다. 정전 척 배치판(13)은 정전 척(12)의 기체부(12b)의 하방에 마련되어 있다. 또한, 기체부(12b) 및 정전 척 배치판(13)은 도전성의 재료, 예를 들면 알루미늄(Al) 등의 금속으로 구성되어 있고, 하부 전극으로서 기능한다.
배치부(12a)는 한 쌍의 절연층의 사이에 전극이 마련된 구조를 가지고 있다. 상기 전극에는 스위치(20)를 개재하여 직류 전원(21)이 접속되어 있다. 그리고 상기 전극에 직류 전원(21)으로부터 직류 전압이 인가됨으로써 발생하는 정전기력에 의해 웨이퍼(W)가 배치부(12a)의 배치면에 흡착된다.
또한, 기체부(12b)의 내부에는 냉매 유로(14a)가 형성되어 있다. 냉매 유로(14a)에는 처리 용기(10)의 외부에 마련된 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 냉매 입구 배관(14b)을 거쳐 냉매가 공급된다. 냉매 유로(14a)에 공급된 냉매는, 냉매 출구 배관(14c)을 거쳐 칠러 유닛으로 돌아오도록 되어 있다. 이와 같이, 냉매 유로(14a) 내에 냉매, 예를 들면 냉각수 등을 순환시킴으로써, 배치대(11) 및, 배치대(11)에 배치된 웨이퍼(W)를 정해진 온도로 냉각할 수 있다.
또한, 기체부(12b)의 냉매 유로(14a)의 상방에는, 가열 소자인 히터(14d)가 마련되어 있다. 히터(14d)는 히터 전원(22)에 접속되고, 당해 히터 전원(22)에 의해 전압을 인가함으로써, 배치대(11) 및, 배치대(11)에 배치된 웨이퍼(W)를 정해진 온도로 승온할 수 있다. 또한, 히터(14d)는 배치부(12a)에 마련되어 있어도 된다.
또한, 배치대(11)에는 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백 사이드 가스)를 가스 공급원(도시하지 않음)으로부터 웨이퍼(W)의 이면으로 공급하기 위한 가스 유로(14e)가 마련되어 있다. 이러한 냉열 전달용 가스에 의해, 배치대(11)의 배치면에 정전 척(12)에 의해 흡착 유지된 웨이퍼(W)를, 정해진 온도로 제어할 수 있다.
이상과 같이 구성된 배치대(11)는, 처리 용기(10)의 저부에 마련된 대략 원통 형상의 지지 부재(15)에 고정된다. 지지 부재(15)는, 예를 들면 세라믹스 등의 절연체에 의해 구성된다.
정전 척(12)의 기체부(12b)의 주연부 상에는, 배치부(12a)의 측방을 둘러싸도록 하여, 원환 형상으로 형성된 포커스 링(16)이 마련되어 있어도 된다. 포커스 링(16)은 정전 척(12)과 동축이 되도록 마련되어 있다. 이 포커스 링(16)은 플라즈마 처리의 균일성을 향상시키기 위하여 마련된다. 또한, 포커스 링(16)은 에칭 처리 등의 플라즈마 처리에 따라 적절히 선택되는 재료로 구성되어 있으며, 예를 들면 실리콘 또는 석영으로 구성될 수 있다.
배치대(11)의 상방에는 배치대(11)와 대향하도록, 플라즈마원으로서의 샤워 헤드(30)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(30)는 상부 전극으로서의 기능을 가지고, 배치대(11) 상의 웨이퍼(W)와 대향하도록 배치되는 전극판(31), 및 전극판(31)의 상방에 마련되는 전극 지지체(32)를 가지고 있다. 또한, 샤워 헤드(30)는 절연성 차폐 부재(33)를 개재하여, 처리 용기(10)의 상부에 지지되어 있다.
전극판(31)은 정전 척 배치판(13)과 한 쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다. 전극판(31)에는 복수의 가스 분출홀(31a)이 형성되어 있다. 가스 분출홀(31a)은 처리 용기(10) 내에서 배치대(11)의 상방에 위치하는 영역인 처리 영역(S)에, 처리 가스를 공급하기 위한 것이다. 또한, 전극판(31)은 예를 들면 실리콘(Si)으로 구성된다.
전극 지지체(32)는 전극판(31)을 착탈 가능하게 지지하는 것이며, 예를 들면 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄 등의 도전성 재료로 구성된다. 전극 지지체(32)의 내부에는 가스 확산실(32a)이 형성되어 있다. 당해 가스 확산실(32a)로부터는, 가스 분출홀(31a)에 연통하는 복수의 가스 유통홀(32b)이 형성되어 있다. 또한, 전극 지지체(32)에는 가스 확산실(32a)로 처리 가스를 공급하기 위하여, 가스 소스군(40)이, 유량 제어 기기군(41), 밸브군(42), 가스 공급관(43), 가스 도입구(32c)를 개재하여 접속되어 있다.
가스 소스군(40)은 플라즈마 처리 등에 필요한 복수 종의 가스 공급원을 가지고 있다. 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서는, 가스 소스군(40)으로부터 선택된 하나 이상의 가스 공급원으로부터의 처리 가스가, 유량 제어 기기군(41), 밸브군(42), 가스 공급관(43), 가스 도입구(32c)를 거쳐 가스 확산실(32a)로 공급된다. 그리고, 가스 확산실(32a)로 공급된 처리 가스는 가스 유통홀(32b), 가스 분출홀(31a)을 거쳐, 처리 영역(S) 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.
샤워 헤드(30)를 개재하지 않고 당해 처리 용기(10) 내의 처리 영역(S)에 처리 가스를 공급하기 위하여, 처리 용기(10)의 측벽에는, 가스 도입홀(10a)이 형성되어 있다. 가스 도입홀(10a)의 수는 1 개여도 2 이상이어도 된다. 가스 도입홀(10a)에는 유량 제어 기기군(44), 밸브군(45), 가스 공급관(46)을 개재하여 가스 소스군(40)이 접속되어 있다.
또한, 처리 용기(10)의 측벽에는 또한 웨이퍼(W)의 반입반출구(10b)가 형성되고, 당해 반입반출구(10b)는 게이트 밸브(10c)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
또한, 처리 용기(10)의 측벽에는 그 내주면을 따라 퇴적물 실드(이하, '실드'라고 함)(50)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 실드(50)는 처리 용기(10)의 내벽에 성막 시의 퇴적물 또는 에칭 부생물이 부착하는 것을 방지하는 것이며, 예를 들면 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성된다. 또한, 실드(50)에 대향하는 면으로서, 지지 부재(15)의 외주면에는 실드(50)와 동일한 퇴적물 실드(이하, '실드'라고 함)(51)가 착탈 가능하게 마련되어 있다.
처리 용기(10)의 저부에는 당해 처리 용기 내를 배기하기 위한 배기구(52)가 형성되어 있다. 배기구(52)에는 예를 들면 진공 펌프 등의 배기 장치(53)가 접속되어, 당해 배기 장치(53)에 의해 처리 용기(10) 내를 감압 가능하게 구성되어 있다.
또한 처리 용기(10) 내에는, 전술한 처리 영역(S)과 배기구(52)를 접속하는 배기로(54)를 가진다. 배기로(54)는 실드(50)의 내주면을 포함하는 처리 용기(10)의 측벽의 내주면과 실드(51)의 외주면을 포함하는 지지 부재(15)의 외주면에 의해 획정된다. 처리 영역(S) 내의 가스는 배기로(54) 및 배기구(52)를 거쳐 처리 용기(10) 밖으로 배출된다.
배기로(54)의 배기구(52)측의 단부 즉 배기 방향 하류측의 단부에는, 평판 형상의 배기 플레이트(54a)가, 당해 배기로(54)를 폐색하도록 마련되어 있다. 단, 배기 플레이트(54a)에는 관통홀이 마련되어 있기 때문에, 배기로(54) 및 배기구(52)를 거친 처리 용기(10) 내의 배기가 배기 플레이트(54a)에 방해되지 않는다. 배기 플레이트(54a)는 예를 들면 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성된다.
또한 플라즈마 처리 장치(1)에는, 제 1 고주파 전원(23a), 제 2 고주파 전원(23b)이, 각각 제 1 정합기(24a), 제 2 정합기(24b)를 개재하여 접속되어 있다.
제 1 고주파 전원(23a)은, 후술하는 제어부(100)의 제어 하에, 실효 파워가 500 W 미만의 플라즈마 발생용의 고주파 전력을 발생시켜 샤워 헤드(30)에 공급한다. 본 실시 형태의 제 1 고주파 전원(23a)은, 전력의 크기가 50 W 이상 500 W 미만의 연속 발진하는 고주파 전력을 샤워 헤드(30)의 전극 지지체(32)에 공급한다. 제 1 고주파 전원(23a)으로부터의 고주파 전력의 주파수는 예를 들면 27 MHz ~ 100 MHz이다. 제 1 정합기(24a)는 제 1 고주파 전원(23a)의 출력 임피던스와 부하측(전극 지지체(32)측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가지고 있다.
제 2 고주파 전원(23b)은 웨이퍼(W)에 이온을 인입하기 위한 고주파 전력(고주파 바이어스 전력)을 발생시켜, 당해 고주파 바이어스 전력을 정전 척 배치판(13)에 공급한다. 고주파 바이어스 전력의 주파수는 400 kHz ~ 13.56 MHz의 범위 내의 주파수이며, 일례에 있어서는 3 MHz이다. 제 2 정합기(24b)는 제 2 고주파 전원(23b)의 출력 임피던스와 부하측(정전 척 배치판(13)측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가지고 있다.
이상의 플라즈마 처리 장치(1)에는 제어부(100)가 마련되어 있다. 제어부(100)는 예를 들면 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램, 또는 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치(1)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로, 당해 기억 매체로부터 제어부(100)에 인스톨된 것이어도 된다.
이어서, 이상과 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리에 대하여 도 2를 이용하여 설명한다.
(단계(S1))
먼저, 도 2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)가 처리 용기(10) 내로 반송된다. 구체적으로, 처리 용기(10) 내가 배기되어, 정해진 압력의 진공 분위기가 된 상태에서 게이트 밸브(10c)가 열리고, 처리 용기(10)에 인접하는 진공 분위기의 반송실로부터 반송 기구에 의해 웨이퍼(W)가 배치대(11) 상으로 반송된다. 배치대(11)로의 웨이퍼(W)의 전달, 및 반송 기구의 처리 용기(10)로부터의 퇴출이 행해지면, 게이트 밸브(10c)가 폐쇄된다.
(단계(S2))
이어서, Si를 포함하는 반응 전구체를 웨이퍼(W)에 형성한다. 구체적으로, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 가스 소스로부터, 가스 도입홀(10a)을 거쳐, Si 원료 가스가 처리 용기(10) 내에 공급된다. 이에 의해, Si를 포함하는 반응 전구체로 이루어지는 흡착층을 웨이퍼(W)에 형성한다. 또한 이 때, 배기 장치(53)를 동작시킴으로써, 처리 용기(10) 내의 압력이 정해진 압력으로 조정된다. Si 원료 가스는 예를 들면 아미노실란계 가스이다.
(단계(S3))
이어서, 처리 용기(10) 내의 공간이 퍼지된다. 구체적으로, 기상 상태로 존재하는 Si 원료 가스가 처리 용기(10) 내로부터 배기된다. 배기 시, 퍼지 가스로서 Ar 등의 희가스 또는 질소 가스와 같은 불활성 가스가 처리 용기(10)에 공급되어도 된다. 또한, 이 단계(S3)는 생략해도 된다.
(단계(S4))
이어서, 플라즈마 처리에 의해 웨이퍼(W) 상에 SiO2가 형성된다. 구체적으로, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 가스 소스로부터, O 함유 가스가 샤워 헤드(30)를 거쳐 처리 용기(10) 내로 공급된다. 또한, 제 1 고주파 전원(23a)으로부터, 전력의 크기가 50 W 이상 500 W 미만의 연속 발진하는 고주파 전력이 공급된다. 또한 배기 장치(53)를 동작시킴으로써, 처리 용기(10) 내의 공간의 압력이 정해진 압력으로 조정된다. 이에 의해, O 함유 가스로부터 플라즈마가 생성된다. 그리고, 생성된 플라즈마에 포함되는 O 라디칼이 웨이퍼(W)에 형성된 Si 전구체를 개질한다. 구체적으로, 전술한 전구체가 Si와 수소의 결합을 포함하는 바, O 라디칼에 의해, 상기 전구체의 수소가 산소로 치환되어, 웨이퍼(W) 상에 SiO2가 형성된다. O 함유 가스는 예를 들면 이산화탄소(CO2) 가스 또는 산소(O2) 가스이다.
O 라디칼에 의한 웨이퍼(W)(전구체)의 개질은 정해진 시간 이상에 걸쳐 행해진다. 상기 정해진 시간은 고주파 전력의 크기에 따라 미리 정해진다.
(단계(S5))
이어서, 처리 용기(10) 내의 공간이 퍼지된다. 구체적으로, O 함유 가스가 처리 용기(10) 내로부터 배기된다. 배기 시, 퍼지 가스로서 Ar 등의 희가스 또는 질소 가스와 같은 불활성 가스가 처리 용기(10)로 공급되어도 된다. 또한, 이 단계(S5)는 생략해도 된다.
상술한 단계(S2 ~ S5)의 사이클이 1 회 이상 행해짐으로써 SiO2의 원자층이 웨이퍼(W)의 표면에 적층되어 SiO2막이 형성된다. 또한, 상기 사이클의 실행 횟수는 SiO2막의 원하는 막 두께에 따라 설정된다.
본 실시 형태에서는, 단계(S4)에 있어서, 플라즈마 생성용의 고주파 전력으로서, 전력의 크기가 50 W 이상 500 W 미만의 연속 발진하는 고주파 전력이 공급된다. 단계(S4)에 있어서 연속 발진하는 고주파 전력의 크기를 50 W 이상 500 W 미만으로 하면, 드라이 클리닝에 의해 제거하기 어려운 장소에의 퇴적물의 부착량을 SiO2의 성막성을 해치지 않고 저감시킬 수 있는 것이 본 발명자들에 의해 확인되어 있다. 또한, '드라이 클리닝에 의해 제거하기 어려운 장소'란, 배기 플레이트(54a)보다 배기 방향 하류측의 부분 등이다. 또한, 상술한 '성막성'이란, 정해진 시간 내에 형성되는 막 두께 및 그 면내 균일성이다.
(단계(S6))
상술한 단계(S2 ~ S5)의 사이클의 실행이 종료되면, 당해 사이클의 정지 조건을 충족하는지 여부가 판정되고, 구체적으로 예를 들면, 사이클이 정해진 횟수 행해졌는지 여부가 판정된다.
상기 정지 조건을 충족하지 않는 경우(NO의 경우), 재차 단계(S2 ~ S5)의 사이클이 실행된다.
(단계(S7))
상기 정지 조건을 충족하는 경우(YES의 경우), 즉, 성막이 종료된 경우, 얻어진 SiO2막을 마스크로 한 에칭 대상층의 에칭 등, 원하는 처리가 동일한 처리 용기(10) 내에서 행해진다. 또한, 이 단계(S7)는 생략해도 된다.
본 예에서는, 처리 용기(10) 내에서 성막 후에 에칭이 계속하여 행해지고 있지만, 에칭 후에 성막을 행해도 되고, 에칭과 에칭과의 사이에 성막을 행해도 된다.
(단계(S8))
이 후, 처리 용기(10)로의 반입 시와는 반대의 순서로 웨이퍼(W)가 처리 용기(10)로부터 반출되어, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서의 처리가 종료된다.
또한, 정해진 매수의 웨이퍼(W)에 대한 상술한 바와 같은 처리가 행해진 후에, 플라즈마 처리 장치(1)의 클리닝이 행해진다. 구체적으로, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 가스 소스로부터, F 함유 가스가 처리 용기(10) 내에 공급된다. 또한, 제 1 고주파 전원(23a)으로부터 고주파 전력이 공급된다. 또한 배기 장치(53)를 동작시킴으로써, 처리 용기(10) 내의 공간의 압력이 정해진 압력으로 설정된다. 이에 의해, F소 함유 가스로부터 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마 중의 F 라디칼은, 처리 용기(10) 내에 부착한 O 라디칼 기인의 퇴적물을 분해하여 제거한다. 또한, 클리닝 시에 처리 용기(10)보다 배기 방향 하류측의 부분에 퇴적물이 부착하고 있어도, 당해 퇴적물은 소량이면 상기 F 라디칼에 의해 분해되어 제거된다. 퇴적물은 분해되어 배기 장치(53)에 의해 배출된다.
또한 상술한 F 함유 가스는, 예를 들면 CF4 가스, SF6 가스, NF3 가스 등이다. 클리닝 가스는 이들 F 함유 가스를 포함하고, 필요에 따라, O2 가스 등의 산소 함유 가스 또는 Ar 가스가 더해진다. 또한, 클리닝 시의 처리 용기(10) 내의 압력은 백 ~ 수 백 mTorr이다.
이상, 본 실시 형태에 의하면, O 함유 가스의 플라즈마를 생성하여 이 플라즈마에 포함되는 O 라디칼에 의해 웨이퍼(W)의 표면을 개질하여 SiO2를 형성할 시, 제 1 고주파 전원(23a)으로부터, 전력의 크기가 50 W 이상 500 W 미만의 연속 발진하는 고주파 전력을 공급한다. 따라서, O 라디칼이 전구체로 생긴 흡착층과 반응하여 생성되는 퇴적물의 부착량, 구체적으로, 배기 플레이트(54a)보다 배기 방향 하류측의 부분에의 부착량을 줄일 수 있다. 만약 부착했다 하더라도 소량이며, 간이한 드라이 클리닝을 이용하여 단시간에, 부착한 퇴적물을 제거할 수 있다. 따라서, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 고주파 전원(23a)으로부터 공급하는, 연속 발진하는 고주파 전력의 크기를 50 W 이상 500 W 미만으로 함으로써 퇴적물의 부착량이 저감되는 메커니즘으로서는 이하가 상정된다.
연속 발진하는 고주파 전력의 크기를 50 W 이상 500 W 미만으로 하면, 처리 영역(S)에 발생하는 O 라디칼의 양은, 웨이퍼(W)의 전면의 반응 전구체가 반응하는데 충분한 양이지만, 예를 들면 1000 W 이상인 경우와 비교하여 적다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면의 처리에 기여하지 않고 또한 처리 영역(S) 및 배기로(54) 내에 있어서 실활하지 않는 O 라디칼은 적어진다. 그 결과, O 라디칼에 기인하는 퇴적물의 부착량, 특히 배기 플레이트(54a)보다 배기 방향 하류측의 부분 등과 같은 불필요한 부분에의 퇴적물의 생성량이 감소된다고 상정된다.
또한 본 실시 형태의 방법에서는, 처리 용기(10) 내 전체 및 배기 플레이트(54a)보다 배기 방향 하류측의 부분 전체라고 하는 넓은 영역에 대하여, 퇴적물의 부착량을 저감시킬 수 있다.
(확인 시험 1)
본 발명자들은, 도 3에 나타내는 바와 같은 부분(P1 ~ P4)에 테스트 피스를 부착하여 상술한 단계(S2 ~ S5)의 사이클을 500 회 또는 600 회 반복했을 때에, 테스트 피스에 부착하는 퇴적물의 양에 대하여 시험을 행했다. 부분(P1)이란, 처리 용기(10)의 측벽과 실드(50) 사이의 부분으로서, 배치대(11) 상의 웨이퍼(W)보다 상방의 부분이다. 또한 부분(P2)이란, 부분(P1)이란, 처리 용기(10)의 측벽과 실드(50) 사이의 부분으로서, 배치대(11) 상의 웨이퍼(W)와 대략 동일한 높이의 부분이다. 부분(P3)이란, 처리 용기(10)의 측벽과 실드(50) 사이의 부분으로서, 배치대(11) 상의 웨이퍼(W)보다 하방의 부분이다. 부분(P4)은, 배기 플레이트(54a)보다 하류측의 부분으로서, 배기 플레이트(54a)에 가장 가까운 매니폴드의 가장 하방의 부분이다.
본 발명자들은 상술한 확인 시험에서는, O 라디칼의 플라즈마 생성 시의 연속 발진하는 고주고주파 전력의 크기를 상이하게 하여 퇴적물의 양을 측정했다.
도 4는 확인 시험 1의 결과로서, 처리 조건 1-1 ~ 1-4로 O 라디칼의 플라즈마를 생성했을 때의 퇴적물의 양을 나타내는 도이다.
처리 조건 1-1, 1-2, 1-3, 1-4에 있어서의 상기 연속 발진하는 고주파 전력의 크기는 각각 1000 W, 400 W, 250 W, 150 W이다. 또한, 처리 조건 1-1 ~ 103으로는, 상술한 단계(S2 ~ S5)의 사이클을 500 회 반복하고, 처리 조건 1-4로는 600회 반복했다.
이 확인 시험 1에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 처리 조건 1-1일 때, 즉 상기 연속 발진하는 고주파 전력의 크기가 1000 W일 때, 상기 부분(P1 ~ P4) 모두에서 퇴적물의 양이 80 nm 이상으로 많다. 그에 반해, 처리 조건 1-2 ~ 1-4일 때, 즉 상기 연속 발진하는 고주파 전력의 크기가 400 W, 250 W, 150 W일 때는, 1000 W일 때와 비교하여, 상기 부분(P1 ~ P4) 모두에서 퇴적물의 양이 감소되는 것이 확인되었다. 또한, 상기 연속 발진하는 고주파 전력이 낮아지면, 그에 맞추어 퇴적물의 양이 감소되는 것이 확인되었다.
또한, 상술한 확인 시험 1일 때 얻어진 SiO2의 면내 균일성은, 상기 연속 발진하는 고주파 전력의 크기가 50 W 이상이면 전력의 크기에 따라 거의 차가 없었다.
또한, 상술한 확인 시험 1과 동일하게 연속 발진하는 고주고주파 전력을 이용하여 성막된 SiO2막에 대하여, 플라즈마 에칭을 행했다. 에칭 조건은 이하와 같다.
처리 챔버 내 압력 : 40 mTorr
플라즈마 형성용 고주파 전력 : 300 W
바이어스용 고주파 전력 : 100 W
가스 유량 : CF4 / Ar = 500 / 40 sccm
에칭 시간 : 15 초
이 결과에 따르면, 상기 연속 발진하는 고주파 전력의 크기를 바꾸어도, 에칭량 및 그 면내 균일성에 차는 없었다. 구체적으로, 상기 연속 발진하는 고주파 전력의 크기가 400 W, 250 W인 경우, 에칭량의 평균값은 각각, 22.5 nm, 22.6 nm이며, 에칭량의 면내 불균일은 양방 모두 평균값으로부터 ±3.5%였다. 즉, 퇴적물 대책으로서 상기 연속 발진하는 고주파 전력의 크기를 바꾸어도, 실용상 문제가 없는 것을 알았다.
<제 2 실시 형태>
제 2 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(1)는 제 1 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(1)와, 플라즈마 생성용의 고주파 전원만이 상이하다.
본 실시 형태에 있어서, 실효 파워가 500 W 미만인 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 공급하는 제 1 고주파 전원(23a)은 온 레벨이 되는 기간과 오프 레벨이 되는 기간이 주기적으로 연속하는 펄스 형상의 전력도 공급 할 수 있다. 또한, 펄스상의 전력에 있어서의 오프 레벨은 제로가 아니어도 좋다. 즉, 제 1 고주파 전원(23a)은 고레벨이 되는 기간과 저레벨이 되는 기간이 주기적으로 연속하는 펄스 형상의 전력도 발생시킬 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 제 1 고주파 전원(23a)은 펄스 변조하는 경우, 듀티비가 75% 이하이며 또한 주파수가 5 kHz 이상인 펄스파 형상으로, 실효 파워가 500 W 미만인 고주파 전력을 공급한다. 보다 구체적으로, 본 실시 형태에 있어서, 제 1 고주파 전원(23a)은 듀티비가 50% 미만이며 또한 주파수가 5 kHz 이상 20 kHz 이하의 펄스파 형상으로, 전력의 크기가 150 W 이상 300 W 이하의 고주파 전력을 공급한다. 또한, 펄스 변조하는 경우에 있어서의 실효 파워란, 고주파 전력의 크기에 듀티비를 곱한 것이다. 예를 들면, 펄스파 형상으로 공급되는 고주파 전력의 크기가 1000 W, 듀티비가 30%인 경우, 실효 파워는 300 W이다.
본 실시 형태에서는, 단계(S4)에서 플라즈마에 포함되는 O 라디칼에 의해 웨이퍼(W)의 표면을 개질하여 SiO2를 형성할 시, 듀티비가 75% 이하이며 또한 주파수가 5 kHz 이상인 펄스파 형상으로, 실효 파워가 500 W 미만인 고주파 전력을 공급한다. 본 발명자들은 펄스파 형상으로 고주파 전력을 공급함으로써, SiO2의 성막성을 해치지 않고, 드라이 클리닝에 의해 제거하기 어려운 장소에의 퇴적물의 부착량을 저감시킬 수 있는 것을 확인했다. 또한, 본 발명자들은 본 실시 형태에 있어서 제 1 실시 형태에서 이용된 고주파 전력의 크기와 동일한 크기의 고주파 전력을 이용하면, 드라이 클리닝에 의해 제거하기 어려운 장소에의 퇴적물의 부착량을 제 1 실시 형태보다 저감시킬 수 있는 것을 확인했다.
또한, 상술한 드라이 클리닝에 의해 제거하기 어려운 장소에의 퇴적물의 부착량이 저감되는 메커니즘으로서는 이하가 상정된다.
듀티비가 75% 미만이며 또한 주파수가 5 kHz 이상인 펄스파의 실효 파워가 500 W 미만인 고주파 전력을 공급한 경우, 처리 영역(S)에 발생하는 O 라디칼의 양은, 웨이퍼(W)의 전면의 반응 전구체가 반응하는데 충분한 양이다. 단, 상기 라디칼의 양은, 동등한 파워의 연속 발진하는 고주파 전력을 공급하는 경우에 비해 적다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면의 처리에 기여하지 않고 또한 처리 영역(S) 및 배기로(54) 내에 있어서 실활하지 않는 O 라디칼은 더 적어진다. 그 결과, O 라디칼에 기인하는 퇴적물의 부착량, 특히 배기 플레이트(54a)보다 배기 방향 하류측의 부분과 같은, 드라이 클리닝에 의해 제거하기 어려운 장소에의 부착량이 감소한다고 상정된다.
(확인 시험 2)
본 발명자들은, 도 3에 나타내는 것과 같은 부분(P1 ~ P4)에 테스트 피스를 부착하여 단계(S2 ~ S5)의 사이클을 500 회 반복했을 때에, 테스트 피스에 부착하는 퇴적물의 양에 대하여, 시험을 행했다.
본 발명자들은, 상술한 확인 시험에서는, 처리 용기(10) 내의 압력을 200 mTorr로 하고, 단계(S4)에 있어서 공급하는 고주파 전력의 펄스파의 주파수를 상이하게 하여 퇴적물의 양을 측정했다.
도 5는 확인 시험 2의 결과로서, 처리 조건 2-1 ~ 처리 조건 2-5로 O 라디칼의 플라즈마를 생성했을 때의 퇴적물의 양을 나타내는 도이다.
처리 조건 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5에 있어서의 고주파 전력의 펄스파의 주파수는 각각 5 kHz, 10 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 50 kHz이다. 또한, 처리 조건 2-1 ~ 2-5에 있어서, 고주파 전력의 크기, 펄스파의 듀티비, 단계(S4)의 시간(단계 타임)은 공통이며, 각각 200 W, 50%, 4 초이다. 또한 처리 조건 2-1 ~ 2-5에 있어서, CO2 가스의 유량 및 Ar 가스의 유량도 공통이며, 각각 290 sccm, 40 sccm이다.
이 확인 시험 2에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 처리 조건 2-1일 때, 즉 상기 펄스파의 주파수가 5 kHz일 때, 부분(P1 ~ P4) 모두에서 퇴적물의 양이 80 nm 미만이며, 65 nm 이하였다. 즉, 200 W의 크기의 고주파 전력을 펄스파 형상으로 공급하면, 도 4의 처리 조건 1-1일 때, 즉, 1000 W의 연속 발진하는 고주파 전력을 공급할 때와 비교하여, 상기 부분(P1 ~ P4) 모두에서 퇴적물의 양이 약 20% 이상 감소한다. 처리 조건 2-2 ~ 2-5에 대해서도 동일하며, 최대에서는 99% 이상 감소한다.
또한, 확인 시험 2일 때 얻어진 SiO2의 막 두께 및 그 면내 균일성은, 처리 조건 2-1 ~ 2-5 모두에서, 600 W의 연속 발진하는 고주파 전력을 이용하여 플라즈마를 생성하여 SiO2막을 성막하는 경우와 거의 차가 없었다. 구체적으로, 예를 들면 처리 조건 2-3일 때와, 고주파 전력의 크기를 상이하게 하여 300 W로 한 경우, SiO2막의 막 두께의 평균값은 4.0 nm이며, 막 두께의 면내 균일성의 평균값은 ±2.7%였다. 그에 반해, 플라즈마 생성용의 고주파 전력만 처리 조건 2-3과 상이하게 하고, 600 W의 연속 발진하는 고주파 전력을 이용하여 SiO2막을 성막한 경우, SiO2막의 막 두께의 평균값은 4.3 nm이며, 막 두께의 면내 균일성의 평균값은 ±2.6%였다. 즉, 플라즈마 생성용으로, 펄스파 형상으로 저전력의 고주파 전력을 공급해도, SiO2막의 균일성에 큰 영향은 없으며, 또한 막 두께는 연속 발진하는 고주파 전력을 공급하는 경우에 비해 조금 감소하지만, 이 막 두께는 사이클수로 조정 가능하다.
또한, 단계 타임만을 처리 조건 2-2와 상이하게 하여 2 초로 하고, SiO2막을 성막한 경우, 막 두께의 평균값은 3.57 nm, 막 두께의 면내 균일성의 평균값은 ±4.4%였다.
또한, 상술한 확인 시험 2와 동일하게 펄스파 형상의 고주파 전력을 이용하여 성막된 SiO2막에 대하여, 플라즈마 에칭을 행했다. 에칭 조건은 이하와 같다.
처리 챔버 내 압력 : 40 mTorr
플라즈마 형성용 고주파 전력 : 300 W
바이어스용 고주파 전력 : 100 W
가스 유량 : CF4 / Ar = 500 / 40 sccm
에칭 시간 : 15 초
이 결과에 따르면, 펄스파 형상으로 공급되는 고주파 전력의 펄스 주파수를 바꾸어도, 에칭량 및 그 면내 균일성에 차는 없었다. 예를 들면, 고주파 전력의 크기, 듀티비 및 단계 타임을 처리 조건 2-1 등으로 공통된 것으로 하고, 펄스파의 주파수가 10 kHz(처리 조건 2-2)인 경우 및 20 kHz(처리 조건 2-3)인 경우, 에칭량의 평균값은 양방 22.3 nm였다. 또한, 에칭량의 면내 불균일은 10 kHz(처리 조건 2-2)인 경우는 평균값으로부터 ±3.2%, 20 kHz(처리 조건 2-3)인 경우는 평균값으로부터 ±3.6%였다. 즉, 퇴적물 대책으로서 상기 펄스 주파수의 크기를 바꾸어도, 실용상 문제가 없는 것을 알았다.
또한 상술한 에칭 결과에 따르면, 단계 타임을 바꾸어도, 에칭량 및 그 면내 균일성에 차는 없었다. 예를 들면, 펄스파의 주파수, 고주파 전력의 크기, 듀티비 및 단계 타임을 처리 조건 2-2와 동일하게 하여 성막한 경우(단계 타임은 4 초), 에칭량의 평균값은 22.3 nm이며, 에칭량의 면내 불균일은 평균값으로부터 ±3.2%이다. 이와 같이 성막한 경우에 대하여, 단계 타임만을 상이하게 하여 8 초로서 성막해도, 그 에칭량의 평균값 및 그 면내 불균일은 변함이 없고, 또한 단계 타임만을 상이하게 하여 2 초로서 성막해도 상기 평균값 등은 거의 변함이 없었다. 또한, 단계 타임을 2 초로 한 경우의 에칭량의 평균값은 22.0 nm이며, 에칭량의 면내 불균일은 평균값으로부터 ±4.0%이다.
이상의 예에서는, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 성막과 당해 성막 후의 에칭을 행하고 있었지만, 성막 전에 에칭을 행하고 당해 에칭에 성막을 행해도 된다. 또한, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 성막의 전후의 양방에서 에칭을 행해도 되고, 성막만하고 에칭을 행하지 않아도 된다.
이상의 예에서는, 플라즈마 처리 장치(1)는 성막 및 에칭에 용량 결합형 플라즈마를 이용하고 있었다. 그러나, 성막 및 에칭에, 유도 결합형 플라즈마를 이용해도 되고, 마이크로파와 같은 표면파 플라즈마를 이용해도 된다.
또한 이상의 예에서는, O 라디칼을 이용하여 SiO2막의 성막을 행하고 있었지만, 질소 라디칼에 의해 형성되는 SiN막 등, 다른 라디칼을 이용하여 성막을 행하는 경우에도 적용할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시 형태는 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1) PEALD에 의해 기판에 정해진 막을 성막하는 성막 방법으로서,
전구체를 기판에 흡착시키는 흡착 공정과,
개질 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 또한 기판에 흡착된 전구체를, 상기 플라즈마에 포함되는 라디칼에 의해 개질하는 개질 공정을 가지고,
상기 개질 공정은, 상기 개질 가스로부터 플라즈마를 생성하는 플라즈마원에, 실효 파워가 500 W 미만인 고주파 전력을 공급하는 전력 공급 공정을 가지는, 성막 방법.
(2) 상기 전력 공급 공정은, 50 W 이상 500 W 미만의 연속 발진하는 고주파 전력을 공급하는, 상기 (1)에 기재된 성막 방법.
(3) 상기 전력 공급 공정은, 듀티비가 75% 이하이며 또한 주파수가 5 kHz 이상인 펄스파 형상으로, 고주파 전력을 공급하는, 상기 (1)에 기재된 성막 방법.
(4) 상기 개질 공정은, 정해진 시간 이상에 걸쳐 행해지는, 상기 (1) ~ (3) 중 어느 하나에 기재된 성막 방법.
(5) 상기 라디칼에 의해 상기 기판 이외의 장소에 생성된 반응 생성물을 제거하는 클리닝 공정을 가지는, 상기 (1) ~ (4) 중 어느 하나에 기재된 성막 방법.
(6) PEALD에 의해 기판에 정해진 막을 성막하는 성막 장치로서,
플라즈마가 내부에서 생성되고 기판을 기밀하게 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 있어서, 기판에 형성된 전구체를 개질하는 개질 가스로부터 플라즈마를 생성하는 플라즈마원과,
상기 플라즈마원에, 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과,
상기 고주파 전원을 제어하여, 플라즈마 생성용의 전력으로서, 실효 파워가 500 W 미만인 고주파 전력을 상기 플라즈마원에 공급시키는 제어부를 가지는, 성막 장치.
1, 1a : 플라즈마 처리 장치
10 : 처리 용기
23a : 제 1 고주파 전원
30 : 샤워 헤드
100 : 제어부
W : 웨이퍼

Claims (6)

  1. PEALD에 의해 기판에 정해진 막을 성막하는 성막 방법으로서,
    전구체를 기판에 흡착시키는 흡착 공정과,
    개질 가스로부터 플라즈마를 생성하고 또한 기판에 흡착된 전구체를 상기 플라즈마에 포함되는 라디칼에 의해 개질하는 개질 공정을 가지고,
    상기 개질 공정은, 상기 개질 가스로부터 플라즈마를 생성하는 플라즈마원에, 실효 파워가 500 W 미만인 고주파 전력을 공급하는 전력 공급 공정을 가지는, 성막 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 공급 공정은, 50 W 이상 500 W 미만의 연속 발진하는 고주파 전력을 공급하는, 성막 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 공급 공정은, 듀티비가 75% 이하이며 또한 주파수가 5 kHz 이상인 펄스파 형상으로, 고주파 전력을 공급하는, 성막 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질 공정은 정해진 시간 이상에 걸쳐 행해지는, 성막 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라디칼에 의해 상기 기판 이외의 장소에 생성된 반응 생성물을 제거하는 클리닝 공정을 가지는, 성막 방법.
  6. PEALD에 의해 기판에 정해진 막을 성막하는 성막 장치로서,
    플라즈마가 내부에서 생성되고 기판을 기밀하게 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 있어서, 기판에 형성된 전구체를 개질하는 개질 가스로부터 플라즈마를 생성하는 플라즈마원과,
    상기 플라즈마원에 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과,
    상기 고주파 전원을 제어하여, 플라즈마 생성용의 전력으로서 실효 파워가 500 W 미만인 고주파 전력을 상기 플라즈마원에 공급시키는 제어부를 가지는, 성막 장치.
KR1020207024685A 2018-07-27 2019-07-23 성막 방법 및 성막 장치 KR102690416B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018141402A JP7079686B2 (ja) 2018-07-27 2018-07-27 成膜方法及び成膜装置
JPJP-P-2018-141402 2018-07-27
PCT/JP2019/028805 WO2020022318A1 (ja) 2018-07-27 2019-07-23 成膜方法及び成膜装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210035769A true KR20210035769A (ko) 2021-04-01
KR102690416B1 KR102690416B1 (ko) 2024-07-31

Family

ID=69181595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207024685A KR102690416B1 (ko) 2018-07-27 2019-07-23 성막 방법 및 성막 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210140044A1 (ko)
JP (1) JP7079686B2 (ko)
KR (1) KR102690416B1 (ko)
TW (1) TWI819037B (ko)
WO (1) WO2020022318A1 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
WO2020154310A1 (en) 2019-01-22 2020-07-30 Applied Materials, Inc. Feedback loop for controlling a pulsed voltage waveform
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
JP7413099B2 (ja) * 2020-03-16 2024-01-15 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および成膜装置
US11462389B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Pulsed-voltage hardware assembly for use in a plasma processing system
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US20220399185A1 (en) 2021-06-09 2022-12-15 Applied Materials, Inc. Plasma chamber and chamber component cleaning methods
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11776788B2 (en) * 2021-06-28 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage boost for substrate processing
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US12106938B2 (en) 2021-09-14 2024-10-01 Applied Materials, Inc. Distortion current mitigation in a radio frequency plasma processing chamber
JP2023132258A (ja) * 2022-03-10 2023-09-22 東京エレクトロン株式会社 埋込方法及び基板処理装置
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US12111341B2 (en) 2022-10-05 2024-10-08 Applied Materials, Inc. In-situ electric field detection method and apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008021860A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Tokyo Electron Ltd 処理装置及びこのクリーニング方法
JP2011187934A (ja) * 2010-02-15 2011-09-22 Tokyo Electron Ltd 成膜方法、成膜装置、および成膜装置の使用方法
JP2015061075A (ja) 2013-09-19 2015-03-30 エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ． プラズマアシストプロセスにより酸化膜を生成する方法
WO2018066884A1 (ko) * 2016-10-06 2018-04-12 주식회사 원익아이피에스 복합막 제조방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004085703A1 (ja) 2003-03-25 2004-10-07 Tokyo Electron Limited 処理装置及び処理方法
TWI654336B (zh) 2013-12-30 2019-03-21 美商蘭姆研究公司 具有脈衝式電漿曝露之電漿輔助式原子層沉積
US10629435B2 (en) 2016-07-29 2020-04-21 Lam Research Corporation Doped ALD films for semiconductor patterning applications

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008021860A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Tokyo Electron Ltd 処理装置及びこのクリーニング方法
JP2011187934A (ja) * 2010-02-15 2011-09-22 Tokyo Electron Ltd 成膜方法、成膜装置、および成膜装置の使用方法
JP2015061075A (ja) 2013-09-19 2015-03-30 エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ． プラズマアシストプロセスにより酸化膜を生成する方法
WO2018066884A1 (ko) * 2016-10-06 2018-04-12 주식회사 원익아이피에스 복합막 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020022318A1 (ja) 2020-01-30
TWI819037B (zh) 2023-10-21
US20210140044A1 (en) 2021-05-13
KR102690416B1 (ko) 2024-07-31
JP2020017698A (ja) 2020-01-30
JP7079686B2 (ja) 2022-06-02
TW202012692A (zh) 2020-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102690416B1 (ko) 성막 방법 및 성막 장치
TWI809154B (zh) 成膜裝置及成膜方法
KR100824088B1 (ko) 성막 처리 방법
JP7320646B2 (ja) 被処理体を処理する方法
JP2019515505A (ja) プラズマ処理チャンバでのインシトゥチャンバ洗浄効率向上のためのプラズマ処理プロセス
KR102626138B1 (ko) 피처리체의 처리 방법
US9163309B2 (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium
JPWO2009093459A1 (ja) 原子層成長装置および薄膜形成方法
KR102418243B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
TW201909272A (zh) 電漿處理裝置之洗淨方法
TWI593012B (zh) Plasma processing method and plasma processing device
JP2006319042A (ja) プラズマクリーニング方法、成膜方法
KR20160030364A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 클리닝 방법
KR101596329B1 (ko) Vhf를 이용한 pe-ald 장치 및 방법
JP3432722B2 (ja) プラズマ成膜処理方法及びプラズマ処理装置
JPH06349810A (ja) 気相反応装置
WO2022264829A1 (ja) クリーニング方法及びプラズマ処理装置
KR20040045750A (ko) 고밀도 플라즈마식 화학기상증착장치
JPH09306899A (ja) 気相反応装置
KR20220082078A (ko) 플라즈마 강화 프로세스들에서의 rf 전원 동작
JPH06151412A (ja) プラズマｃｖｄ装置
JPH0849080A (ja) プラズマｃｖｄ装置に於けるガスクリーニング方法
JPH09306891A (ja) エッチング方法
JP2001015490A (ja) プラズマエッチング装置
KR20010039168A (ko) 플라즈마 공정 챔버의 내부면을 크리닝하기 위한 방법

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