KR20240007594A - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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요스케 와타나베
게이스케 스즈키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

질화 실리콘막의 제조 시에 원하는 금속의 도프량을 적절하게 제어할 수 있는 기술을 제공한다.
성막 방법은, 원하는 금속을 도프한 질화 실리콘막을 기판에 성막한다. 이 성막 방법은, (a) 상기 기판이 수용된 처리 용기의 내부에 실리콘 함유 가스를 공급하는 공정과, (b) 상기 처리 용기의 내부에 상기 원하는 금속을 포함하는 금속 함유 가스를 공급하는 공정과, (c) 상기 (a)의 공정을 적어도 1회 행함과 함께, 상기 (b)의 공정을 적어도 1회 행한 후에, 상기 처리 용기의 내부에 질소 함유 가스를 공급하는 공정을 갖는다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{FILM FORMING METHOD AND FILM FORMING APPARATUS}
본 개시는, 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 3D-NAND 메모리에서는, 고밀도의 전하를 포획하기 위해, 질화 실리콘막(SiN막)을 적층한 반도체가 사용되고 있다. SiN막은, 전하 기입 소거 특성과 전하 유지 특성이 트레이드 오프의 관계에 있다. 이들 특성의 향상을 위해, 근년에는, 알루미늄(Al) 등의 원하는 금속을 도프한 SiN막의 개발이 진행되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 금속 도프층을 형성할 때, 저농도의 영역에 있어서 금속을 도프시키는 금속 도프층의 형성 방법이 개시되어 있다. 이와 같이, 원하는 금속을 도프시킨 SiN막을 성막할 때에는, 당해 원하는 금속의 도프량을 적절하게 제어할 것이 요구된다.
일본 특허 공개 제2009-260151호 공보
본 개시는, 질화 실리콘막의 제조 시에, 원하는 금속의 도프량을 적절하게 제어할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 원하는 금속을 도프한 질화 실리콘막을 기판에 성막하는 성막 방법이며, (a) 상기 기판이 수용된 처리 용기의 내부에 실리콘 함유 가스를 공급하는 공정과, (b) 상기 처리 용기의 내부에 상기 원하는 금속을 포함하는 금속 함유 가스를 공급하는 공정과, (c) 상기 (a)의 공정을 적어도 1회 행함과 함께, 상기 (b)의 공정을 적어도 1회 행한 후에, 상기 처리 용기의 내부에 질소 함유 가스를 공급하는 공정을 갖는 성막 방법이 제공된다.
일 양태에 따르면, 질화 실리콘막의 제조 시에, 원하는 금속의 도프량을 적절하게 제어할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 성막 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 단면 설명도이다.
도 2의 (A)는 질화 실리콘막의 적층 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 2의 (B)는 질화 실리콘막의 단층 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3의 (A)는 질화 실리콘막의 적층 구조를 제조하는 공정을 도시하는 흐름도이다. 도 3의 (B)는 질화 실리콘막의 단층 구조를 제조하는 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 금속 도프층 형성 공정의 SiAlN 패턴의 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 5의 (A)는 금속 도프층 형성 공정의 AlSiN 패턴의 공정을 도시하는 흐름도이다. 도 5의 (B)는 금속 도프층 형성 공정의 SiAlSiN 패턴의 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 6의 (A)는 AlN층, AlSiN층, 및 SiAlN층의 Al의 도프량을 비교한 그래프이다. 도 6의 (B)는 SiAlN층 및 SiAlSiN층의 Al의 도프량을 비교한 그래프이다.
도 7은 SiAlN 패턴을 실시한 경우의 기판 상의 작용을 개략적으로 예시하는 설명도이다.
도 8은 SiAlSiN 패턴을 실시한 경우의 기판 상의 작용을 개략적으로 예시하는 설명도이다.
도 9는 SiAlN층과 SiAlSiN층에 대하여 깊이 방향에 있어서의 Al의 도프량을 도시하는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙여, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 성막 방법은, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같은 성막 장치(1)(기판 처리 장치)를 사용하여, 원하는 금속을 도프한 질화 실리콘막(SiN막(102); 도 2의 (A), (B) 참조)을 기판(100)의 표면에 성막한다. 이하에서는, 본 개시의 이해의 용이화를 위해, 먼저 성막 장치(1)의 구성에 대해서 설명해 간다.
성막 장치(1)는, 복수의 기판(100)을 수용하는 처리 용기(10)와, 처리 용기(10) 내에 가스를 공급하는 가스 공급부(30)와, 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 가스 배출부(40)와, 처리 용기(10)를 가열하는 가열체(50)와, 장치의 각 구성을 제어하는 제어부(80)를 구비한다. 또한, 이 성막 장치(1)는 플라스마를 사용하지 않고, 가열체(50)에 의해 기판(100)을 가열하여 성막 처리를 행하는 열 ALD(Atomic layer deposition: 원자층 퇴적법) 장치이다.
처리 용기(10)는, 복수의 기판(100)을 종방향으로 나란히 배치하기 위해, 연직 방향으로 연장되는 통 형상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 처리 용기(10)는 평탄상의 천장을 갖는 한편 하단이 개방된 원통상의 내통(11)과, 이 내통(11)의 외측을 덮고 돔형의 천장을 갖는 한편 하단이 개방된 원통상의 외통(12)을 포함한다. 내통(11) 및 외통(12)은 석영 등의 내열성 재료에 의해 형성되어 있고, 서로의 축심이 동축 상에 배치된 이중 구조를 나타내고 있다. 또한, 처리 용기(10)는 이중 구조에 한정되지 않고, 단통 구조여도 되고, 혹은 3 이상의 통으로 이루어지는 다중 구조여도 된다.
내통(11)의 원하는 둘레 방향 위치에는, 연직 방향을 따라서 가스 노즐(31)을 수용하는 수용부(13)가 마련되어 있다. 일례로서, 내통(11)은 내통(11)의 측벽의 일부를 직경 방향 외측으로 돌출시키고, 또한 연직 방향으로 연장시킨 볼록부(14)를 갖고, 이 볼록부(14)의 내측에 수용부(13)를 형성하고 있다.
내통(11)에 있어서 수용부(13)에 대향하는 반대측의 측벽에는, 연직 방향으로 긴 개구(15)가 형성되어 있다. 개구(15)는 내통(11) 내의 가스를, 내통(11)과 외통(12) 사이의 공간 P1로 배기한다. 개구(15)의 연직 방향의 길이는, 웨이퍼 보트(16)의 연직 방향의 길이와 동일하게(또는 웨이퍼 보트(16)보다도 연직 방향으로 길게) 형성되어 있으면 된다.
처리 용기(10)의 하단은, 스테인리스강에 의해 형성되는 원통상의 매니폴드(17)에 의해 지지되어 있다. 매니폴드(17)의 상단에는, 직경 방향 외측으로 돌출되는 플랜지(18)가 형성되어 있다. 플랜지(18)는 외통(12)의 하단의 플랜지(12f)를 지지한다. 플랜지(12f)와 플랜지(18) 사이에는, 외통(12) 및 매니폴드(17)의 내부를 기밀하게 시일하는 시일 부재(19)가 마련된다.
또한, 매니폴드(17)는 직경 방향 내측으로 돌출되는 환상의 지지부(20)를 상부의 내벽에 갖는다. 지지부(20)는 내통(11)의 하단을 지지하고 있다. 매니폴드(17)의 하단의 개구는, 시일 부재(22)를 통해 덮개(21)에 의해 기밀하게 폐색된다. 덮개(21)는, 예를 들어 스테인리스강에 의해 평판으로 형성되어 있다.
덮개(21)의 중앙부에는, 자성 유체 시일부(23)를 통해 웨이퍼 보트(16)를 회전 가능하게 지지하는 회전축(24)이 관통하고 있다. 회전축(24)은, 도시하지 않은 구동원 및 구동 전달부로부터의 회전 구동력에 기초하여 축심 주위로 회전함으로써, 웨이퍼 보트(16)를 연직축 주위로 회전시킨다.
회전축(24)의 하부는, 보트 엘리베이터 등에 의해 구성되는 승강 기구(25)의 암(25A)에 지지되어 있다. 성막 장치(1)는 승강 기구(25)의 암(25A)을 승강시킴으로써, 덮개(21)와 웨이퍼 보트(16)와 일체로 상하 이동시켜, 처리 용기(10) 내에 대하여 웨이퍼 보트(16)를 삽입 및 이탈시킬 수 있다.
회전축(24)의 상단에는 회전 플레이트(26)가 마련되어 있고, 이 회전 플레이트(26) 상에는, 단열 유닛(27)을 통해 기판(100)을 보유 지지하는 웨이퍼 보트(16)가 적재된다. 웨이퍼 보트(16)는 연직 방향의 소정 간격마다 기판(100)을 보유 지지하는 기판 보유 지지구이다. 웨이퍼 보트(16)에 의해, 각 기판(100)은 수평 방향을 따르도록 보유 지지된다.
가스 공급부(30)는 매니폴드(17)를 통해 처리 용기(10)의 내부에 삽입되어 있다. 가스 공급부(30)는 처리 가스, 퍼지 가스, 클리닝 가스 등의 가스를 내통(11)의 내부에 도입한다. 예를 들어, 가스 공급부(30)는 처리 가스를 도입하는 가스 노즐(31)과, 퍼지 가스를 도입하는 가스 노즐(33)을 갖는다.
가스 노즐(31, 33)은 석영제의 인젝터관이고, 내통(11) 내의 연직 방향을 따라서 연장됨과 함께, 하단에 있어서 L자상으로 굴곡되어 매니폴드(17)의 내외를 관통하도록 마련되어 있다. 가스 노즐(31)은 연직 방향을 따라서 일정 간격마다 복수의 가스 구멍(32)을 구비하고 있고, 각 가스 구멍(32)을 통해 수평 방향으로 처리 가스를 방출한다. 마찬가지로, 가스 노즐(33)은 연직 방향을 따라서 일정 간격마다 복수의 가스 구멍(34)을 구비하고 있고, 각 가스 구멍(34)을 통해 수평 방향으로 퍼지 가스를 방출한다. 각 가스 구멍(32, 34)의 간격은, 예를 들어 웨이퍼 보트(16)에 지지되는 각 기판(100)의 간격과 동일하게 설정된다. 또한, 각 가스 구멍(32, 34)의 연직 방향의 위치는, 연직 방향으로 인접하는 기판(100) 사이의 중간에 위치하도록 설정된다. 이에 의해, 각 가스 구멍(32, 34)은, 각 기판(100) 사이의 공간에 가스를 원활하게 유통시킬 수 있다.
가스 공급부(30)는 처리 용기(10)의 외부에 있어서 처리 가스의 유량을 제어하면서, 처리 용기(10) 내의 가스 노즐(31)에 처리 가스를 공급한다. 본 실시 형태에 관한 성막 장치(1)는, 금속을 도프한 SiN막을 성막하기 위해, 처리 가스로서 실리콘 함유 가스, 금속 함유 가스, 질소 함유 가스를 각각 다른 타이밍에 공급한다.
실리콘 함유 가스는, 기판(100)의 표면에 실리콘(Si)을 부착시키기 위한 가스이다. 이 실리콘 함유 가스로서는, 예를 들어 디클로로실란(DCS: SiH2Cl2), 모노클로로실란(MCS: SiClH3), 트리클로로실란(TCS: SiHCl3), 실리콘테트라클로라이드(STC: SiNl4), 헥사클로로디실란(HCD: Si2Cl6) 등의 실란계 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.
금속 함유 가스는, SiN막(102)에 도프시키는 원하는 금속을 포함하는 가스이다. 이 원하는 금속으로서는, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf) 등을 들 수 있다. 금속 함유 가스는, 이들 원하는 금속을 갖고, 가스로서 유통 가능한 것(염화물 등)이다. 예를 들어, Al을 도프시키는 경우에는, 금속 함유 가스로서 염화알루미늄(AlCl3)을 적용할 수 있다. 또한, Ti를 도프시키는 경우에는, 금속 함유 가스로서 염화티타늄(TiCl4)을 적용할 수 있다.
질소 함유 가스는, 실리콘 함유 가스, 금속 함유 가스 등에 따라서 적절한 것이 선택된다. 예를 들어, 실리콘 함유 가스 및 금속 함유 가스가 염화물계 가스인 경우에, 질소 함유 가스는 암모니아 가스(NH3 가스), 히드라진(N2H4) 가스, 그의 유도체, 예를 들어 모노메틸히드라진(MMH) 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 질소 함유 가스에는, 질소 분자(N2) 단체의 가스는 포함하지 않는다.
또한, 가스 공급부(30)는 처리 용기(10)의 외부에 있어서 퍼지 가스의 유량을 제어하면서, 처리 용기(10) 내의 가스 노즐(33)에 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 가스로서는, 예를 들어 질소 분자(N2) 단체의 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스를 이용할 수 있다.
가스 공급부(30)는, 도 1에 도시한 바와 같이 2개의 가스 노즐(31, 33)에 의해, 처리 가스 및 퍼지 가스를 처리 용기(10) 내에 공급하는 구성에 한정되지 않는다. 가스 공급부(30)는 3 이상(예를 들어, 4개)의 가스 노즐에 의해, 실리콘 함유 가스, 금속 함유 가스, 질소 함유 가스, 퍼지 가스를 제각기 공급하는 구성이어도 된다. 반대로, 가스 공급부(30)는 공통되는 1개의 가스 노즐에 의해, 실리콘 함유 가스, 금속 함유 가스, 질소 함유 가스 및 퍼지 가스를 공급하는 구성이어도 된다.
가스 배출부(40)는 처리 용기(10) 내의 가스를 외부로 배기한다. 가스 공급부(30)에 의해 공급된 가스는, 내통(11)의 개구(15)로부터 내통(11)과 외통(12) 사이의 공간 P1로 유출되고, 가스 출구(41)를 통해 배기된다. 가스 출구(41)는 매니폴드(17)의 상부의 측벽이며, 지지부(20)의 상방에 마련되어 있다. 가스 출구(41)에는 가스 배출부(40)의 배기로(42)가 접속되고, 이 배기로(42)에는 상류로부터 하류를 향하여 차례로, 압력 조정 밸브(43), 진공 펌프(44)가 마련되어 있다. 가스 배출부(40)는 처리 용기(10) 내의 가스를 진공 펌프(44)에 의해 흡인함과 함께, 압력 조정 밸브(43)에 의해 배기하는 가스의 유량을 조정함으로써, 처리 용기(10) 내의 압력(내압)을 조정한다.
또한, 처리 용기(10)의 내부에는, 처리 용기(10) 내의 온도를 검출하는 온도 센서(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 온도 센서는 열전대, 측온 저항체 등을 적용할 수 있고, 검출한 온도를 제어부(80)에 송신한다.
가열체(50)는 처리 용기(10)의 주위를 덮는 통 형상으로 형성되고, 제어부(80)의 제어하에, 처리 용기(10) 내의 각 기판(100)을 가열한다. 또한, 가열체(50)는 처리 용기(10) 내의 각 기판(100)을 냉각하기 위해, 처리 용기(10)와 가열체(50) 사이에, 냉각용의 기체를 공급하는 온도 조절 기능을 구비해도 된다.
제어부(80)는 프로세서(81), 메모리(82), 도시하지 않은 입출력 인터페이스 등을 갖는 컴퓨터를 적용할 수 있다. 프로세서(81)는 CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit), ASIN(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field-Programmable Gate Array), 복수의 디스크리트 반도체로 이루어지는 회로 등 중 1개 또는 복수를 조합한 것이다. 메모리(82)는 휘발성 메모리, 불휘발성 메모리(예를 들어, 콤팩트 디스크, DVD(Digital Versatile Disc), 하드 디스크, 플래시 메모리 등)를 조합한 것이다.
메모리(82)는 성막 장치(1)를 동작시키는 프로그램, 기판 처리의 프로세스 조건 등의 레시피를 기억하고 있다. 프로세서(81)는 메모리(82)의 프로그램을 읽어내어 실행함으로써, 성막 장치(1)의 각 구성을 제어한다. 또한, 제어부(80)는 네트워크를 통해 정보 통신하는 호스트 컴퓨터 또는 복수의 클라이언트 컴퓨터에 의해 구성되어도 된다.
다음으로, 이상의 성막 장치(1)에 의해 성막되는 SiN막(102)의 구조에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다.
성막 후의 기판(100)은 성막 방법의 실시 전에 처리 용기(10) 내에 배치되는 베이스 기재(101)와, 성막에 수반하여 베이스 기재(101)의 표면에 적층되는 SiN막(102)을 갖는다. SiN막(102)은, 상기한 바와 같이, 원하는 금속을 갖는 SiN을 베이스 기재(101) 상에 퇴적시킨 막이며, 이하에서는, 원하는 금속으로서 알루미늄(Al)을 적용한 경우에 대하여 상세하게 설명해 간다. SiN막(102)은, 도 2의 (A)에 도시한 바와 같이 복수의 층을 적층한 적층 구조(102A)로 형성되어도 되고, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이 단일의 층으로 이루어지는 단층 구조(102B)로 형성되어도 된다.
구체적으로는, 도 2의 (A)에 도시하는 적층 구조(102A)는, Al을 도프하지 않고 성막한 비도프층(103)과, 이 비도프층(103)에 인접하여 Al을 도프하도록 성막한 금속 도프층(104)을 교호로 갖고 있다. 비도프층(103)의 두께 및 금속 도프층(104)의 두께는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 각각 수Å 내지 수nm의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 도 2의 (A) 중에서는, 베이스 기재(101)에 인접하는 최하층 및 SiN막(102)의 최상층을 비도프층(103)으로 하고 있지만, 적층 구조(102A)는, 이에 한정되지 않고, 최하층을 금속 도프층(104)으로 해도 되고, 또한 최상층을 금속 도프층(104)으로 해도 된다.
SiN막(102)의 비도프층(103)은 Al을 포함하지 않는 SiN의 층이고, SiN을 성막하는 주지의 형성 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 성막 장치(1)는 처리 용기(10)에 각 기판(100)을 수용한 상태에서, 가스 공급부(30)에 의해, DCS 등의 실리콘 함유 가스를 공급하는 공정과, 이 공정 후에 NH3 등의 질소 함유 가스를 공급하는 공정을 행함으로써, 비도프층(103)을 형성한다.
SiN막(102)의 금속 도프층(104)은 Al을 포함하는 SiN의 층이다. 이 금속 도프층(104)의 형성 방법은, 상세하게는 후술하지만 복수 패턴이 있고, SiN막(102) 전체로서의 Al의 도프량에 따라서, 적절한 패턴을 선택할 수 있다.
한편, 도 2의 (B)에 도시하는 단층 구조(102B)는, 베이스 기재(101)에 Al을 도프한 금속 도프층(105)을 계속적으로 퇴적시킴으로써 형성된다. 이 금속 도프층(105)의 형성 방법도, 후술하는 패턴을 적절히 채용할 수 있다.
다음으로, 상기의 성막 장치(1)에 의해, 베이스 기재(101) 상에 SiN막(102)을 성막하는 성막 방법에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다. 적층 구조(102A)의 형성에 있어서, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 성막 장치(1)는 비도프층 형성 공정(스텝 S100), 퍼지 공정(스텝 S200), 금속 도프층 형성 공정(스텝 S300) 및 퍼지 공정(스텝 S400)을 이 순서로 행한다. 비도프층 형성 공정은, 상기한 Al을 포함하지 않는 비도프층(103)을 성막하는 공정이다. 금속 도프층 형성 공정은, Al을 포함하는 금속 도프층(104)을 성막하는 공정이다. 퍼지 공정은, 비도프층 형성 공정 및 금속 도프층 형성 공정의 각각의 실시 후에, 처리 용기(10)에 퍼지 가스를 공급하여, 처리 용기(10) 내에 남아 있는 가스를 배출하는 공정이다.
또한, 성막 방법에서는, SiN막(102)의 막 두께, 프로세스의 반복 횟수 또는 프로세스 시간 등에 기초하여, 성막 처리를 종료할지 여부를 판정한다(스텝 S500). 그리고, 성막 처리를 계속할 경우(스텝 S500: "아니오")에는, 스텝 S100으로 되돌아가, 이하 마찬가지의 공정을 반복한다. 한편, 성막 처리를 종료할 경우(스텝 S500: "예")에는, 금회의 성막 방법을 종료한다. 또한, 상기한 바와 같이 적층 구조(102A)의 최상층을 비도프층(103)으로 하는 경우에는, 스텝 S500의 "예"의 판정 후에, 비도프층 형성 공정을 행하면 된다.
이와 같이, 성막 방법은 적층 구조(102A)를 형성함으로써, 비도프층(103)의 두께 및 금속 도프층(104)의 두께의 각각을 용이하게 제어하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 비도프층(103)의 프로세스 시간을 변동시킴으로써, 금속 도프층(104)에 대한 비도프층(103)의 상대적인 두께를 바꿔서, SiN막(102) 전체로서의 Al의 도프량을 조정할 수 있다. 바꿔 말하면, 성막 방법은 적층 구조(102A)를 채용함으로써, 전체로서의 Al의 도프량을 보다 용이하게 제어하는 것이 가능해진다.
그리고, 금속 도프층 형성 공정(스텝 S300)에 있어서, 성막 방법은 처리 가스를 공급하는 순서에 따라서, 이하의 (a) 내지 (c)의 3개의 제조 패턴을 채용할 수 있다.
(a) SiAlN 패턴 … 실리콘 함유 가스, 금속 함유 가스, 및 질소 함유 가스를, 이 순서로 공급하여 금속 도프층(104)을 성막한다.
(b) AlSiN 패턴 … 금속 함유 가스, 실리콘 함유 가스, 및 질소 함유 가스를, 이 순서로 공급하여 금속 도프층(104)을 성막한다.
(c) SiAlSiN 패턴 … 실리콘 함유 가스, 금속 함유 가스, 실리콘 함유 가스 및 질소 함유 가스를, 이 순서로 공급하여 금속 도프층(104)을 성막한다.
또한, 금속 도프층 형성 공정은, (a) 내지 (c)의 제조 패턴 외에도, 다양한 패턴을 채용할 수 있다. 예를 들어, 금속 도프층 형성 공정의 다른 패턴으로서는, 금속 함유 가스, 실리콘 함유 가스, 금속 함유 가스, 및 질소 함유 가스를 순차 공급하는 패턴을 채용해도 된다. 혹은, SiAlN 패턴은 실리콘 함유 가스의 공급, 금속 함유 가스의 공급을 복수회 반복한 후에, 질소 함유 가스를 공급하는 패턴을 채용해도 된다. 마찬가지로, AlSiN 패턴은 금속 함유 가스의 공급, 실리콘 함유 가스의 공급을 복수회 반복한 후에, 질소 함유 가스를 공급하는 패턴을 채용해도 된다. 또한, SiAlSiN 패턴도, 실리콘 함유 가스의 공급, 금속 함유 가스의 공급, 실리콘 함유 가스의 공급을 복수회 반복한 후에, 질소 함유 가스를 공급하는 패턴을 채용해도 된다.
보다 구체적으로는, (a)의 SiAlN 패턴은, 성막 방법에 있어서 도 4에 도시하는 공정을 순서대로 행한다. 먼저, 성막 장치(1)는, 처리 용기(10) 내에 실리콘 함유 가스를 공급하는 실리콘 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S310). 성막 장치(1)는, 이 실리콘 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 실리콘 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S311).
실리콘 함유 가스 공급 공정(스텝 S310)에 있어서의 프로세스 조건으로서는, 예를 들어 이하의 조건으로 설정하는 것을 들 수 있다.
처리 가스: 실리콘 함유 가스
처리 용기(10) 내의 온도: 550℃ 내지 630℃
처리 용기(10) 내의 압력: 3Torr 내지 8Torr(≒400Pa 내지 1.07kPa)
처리 가스의 유량: 100sccm 내지 3000sccm
그 후, 성막 장치(1)는, 처리 용기(10) 내에 금속(Al) 함유 가스를 공급하는 금속 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S312). 성막 장치(1)는, 이 금속 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 금속 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S313).
금속 함유 가스 공급 공정(스텝 S312)에 있어서의 프로세스 조건으로서는, 예를 들어 이하의 조건으로 설정하는 것을 들 수 있다.
처리 가스: 금속 함유 가스(Al 함유 가스의 경우)
처리 용기(10) 내의 온도: 400℃ 내지 640℃
처리 용기(10) 내의 압력: 0.1Torr 내지 5Torr(≒13.3Pa 내지 667Pa)
처리 가스의 유량: 100sccm 내지 500sccm
또한, 성막 장치(1)는 처리 용기(10) 내에 질소 함유 가스를 공급하는 질소 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S314). 성막 장치(1)는, 이 질소 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 질소 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S315).
질소 함유 가스 공급 공정(스텝 S314)에 있어서의 프로세스 조건으로서는, 예를 들어 이하의 조건으로 설정하는 것을 들 수 있다.
처리 가스: 질소 함유 가스
처리 용기(10) 내의 온도: 550℃ 내지 630℃
처리 용기(10) 내의 압력: 8Torr 내지 100Torr(≒1.07kPa 내지 13.3kPa)
처리 가스의 유량: 100sccm 내지 13000sccm
성막 장치(1) 및 성막 방법은, 이상의 (a)의 SiAlN 패턴의 각 공정을 순서대로 행함으로써, 목표의 두께를 갖는 금속 도프층(104)을 형성할 수 있다. 또한 이하에서는, (a)의 SiAlN 패턴으로 성막한 금속 도프층(104)을 SiAlN층이라고도 한다.
또한, (b)의 AlSiN 패턴은, 성막 방법에 있어서 도 5의 (A)에 도시하는 공정을 순서대로 행한다. 이 경우, 성막 장치(1)는, 먼저 처리 용기(10) 내에 금속(Al) 함유 가스를 공급하는 금속 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S320). AlSiN 패턴의 금속 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건은, 상기의 SiAlN 패턴의 금속 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건과 동일한 내용을 적용할 수 있다. 성막 장치(1)는, 금속 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 금속 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S321).
그 후, 성막 장치(1)는, 처리 용기(10) 내에 실리콘 함유 가스를 공급하는 실리콘 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S322). AlSiN 패턴의 실리콘 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건도, 상기의 SiAlN 패턴의 실리콘 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건과 동일한 내용을 적용할 수 있다. 성막 장치(1)는 실리콘 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 실리콘 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S323).
또한, 성막 장치(1)는 처리 용기(10) 내에 질소 함유 가스를 공급하는 질소 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S324). AlSiN 패턴의 질소 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건도, 상기의 SiAlN 패턴의 질소 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건과 동일한 내용을 적용할 수 있다. 성막 장치(1)는 질소 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 질소 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S325).
성막 장치(1) 및 성막 방법은, 이상의 (b)의 AlSiN 패턴의 각 공정을 순서대로 행함으로써도, 목표의 두께를 갖는 금속 도프층(104)을 형성할 수 있다. 또한 이하에서는, (b)의 AlSiN 패턴으로 성막한 금속 도프층(104)을 AlSiN층이라고도 한다.
또한, (c)의 SiAlSiN 패턴은, 성막 방법에 있어서 도 5의 (B)에 도시하는 공정을 순서대로 행한다. 이 경우, 성막 장치(1)는, 먼저 처리 용기(10) 내에 실리콘 함유 가스를 공급하는 실리콘 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S330). SiAlSiN 패턴의 실리콘 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건도, 상기의 SiAlN 패턴의 실리콘 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건과 동일한 내용을 적용할 수 있다. 성막 장치(1)는, 이 실리콘 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 실리콘 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S331).
그리고, 성막 장치(1)는 처리 용기(10) 내에 금속(Al) 함유 가스를 공급하는 금속 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S332). SiAlSiN 패턴의 금속 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건도, 상기의 SiAlN 패턴의 금속 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건과 동일한 내용을 적용할 수 있다. 성막 장치(1)는 금속 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 금속 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S333).
그 후, 성막 장치(1)는 처리 용기(10) 내에 실리콘 함유 가스를 다시 공급하는 실리콘 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S334). 이 실리콘 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건은, 스텝 S330의 프로세스 조건과 동일한 내용이어도 되고, 혹은 스텝 S330의 프로세스 조건과 상이한 내용이어도 된다. 예를 들어, 실리콘 함유 가스의 공급량을 증가시킴과 함께, 처리 용기(10) 내의 내압을 높이는 프로세스 조건으로 해도 된다. 성막 장치(1)는, 이 실리콘 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 실리콘 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S335).
또한, 성막 장치(1)는 처리 용기(10) 내에 질소 함유 가스를 공급하는 질소 함유 가스 공급 공정을 행한다(스텝 S336). SiAlSiN 패턴의 질소 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건도, 상기의 SiAlN 패턴의 질소 함유 가스 공급 공정의 프로세스 조건과 동일한 내용을 적용할 수 있다. 성막 장치(1)는 질소 함유 가스 공급 공정을 소정 기간 실시한 후, 질소 함유 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 퍼지 가스를 공급하여 처리 용기(10) 내의 가스를 배출하는 퍼지 공정을 행한다(스텝 S337).
성막 장치(1) 및 성막 방법은, 이상의 (c)의 SiAlSiN 패턴의 각 공정을 순서대로 행함으로써도, 원하는 두께를 갖는 금속 도프층(104)을 형성할 수 있다. 또한 이하에서는, (c)의 SiAlSiN 패턴으로 성막한 금속 도프층(104)을 SiAlSiN층 이라고도 한다.
이상의 SiAlN 패턴에 의해 형성된 SiAlN층, AlSiN 패턴에 의해 형성된 AlSiN층 및 SiAlSiN 패턴에 의해 형성된 SiAlSiN층은, 기본적으로는 동일한 조성을 나타내고 있다. 즉, 질화 실리콘(SiN)에 의해 형성된 퇴적막에, 금속인 알루미늄(Al)을 도프한 구조로 되어 있다.
여기서, 종래, Al을 도프한 SiN막을 성막하는 성막 방법에서는, 비도프층 형성 공정에 의한 비도프층(103)의 형성과, 금속 함유 가스 공급 공정, 퍼지 공정, 질소 함유 가스 공급 공정 및 퍼지 공정을 순서대로 행하는 금속 도프층 형성 공정(이하, 종래 도프층 형성 공정, 또는 AlN 패턴이라고도 함)에 의한 금속 도프층(104)의 형성을 반복하고 있었다. 즉, 종래 도프층 형성 공정에서는, 실리콘 함유 가스를 공급하지 않음으로써, AlN층을 형성하게 된다.
그리고, 종래의 성막 방법에서는, 비도프층 형성 공정의 실시 횟수에 대한 종래 도프층 형성 공정의 실시 횟수의 비율을 바꿈으로써, Al의 도프량을 조정하고 있었다. 예를 들어, 비도프층 형성 공정과 종래 도프층 형성 공정을 일대일의 비율로 실시하는 경우에 비하여, 비도프층 형성 공정과 종래 도프층 형성 공정을 2대1의 비율로 실시하는 경우의 쪽이, SiN에 대하여 Al의 도프량이 적어진다. 단, Al의 도프량을 저감하기 위해 비율을 바꾸면, 비도프층(103)의 두께가 증가하게 되고, 또한 SiN막(102) 전체에서의 Al을 갖는 개소가 국소적으로 편재되기 쉬워진다.
이에 반해, 본 실시 형태에 관한 성막 방법에서는, 금속 도프층 형성 공정에 있어서 SiAlN 패턴, AlSiN 패턴 및 SiAlSiN 패턴을 채용함으로써, SiN에 대한 Al의 도프량을 적절하게 바꿀 수 있다. 상세하게는, SiN막(102)에 있어서의 Al의 도프량은, 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, AlN층>AlSiN층>SiAlN층의 순으로 적어진다. 또한, 도 6의 (A)의 그래프는, 비도프층 형성 공정과 금속 도프층 형성 공정을 각각 동일한 실시 횟수(4사이클)에 걸쳐서 반복한 경우의 각 Al의 도프량을 측정한 것이다.
또한, 도 6의 (B)는 SiAlN층의 Al의 도프량과, SiAlSiN층의 Al의 도프량을 비교한 그래프이다. 또한, 이 도 6의 (B)에서도, 비도프층 형성 공정과 금속 도프층 형성 공정을 각각 동일한 실시 횟수로 함으로써, SiAlN층과 SiAlSiN층을 동일한 막 두께로 형성하고 있다. 이 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, SiAlSiN층은 SiAlN층에 비하여 더욱 Al의 도프량이 적어진다.
이하, SiAlN 패턴을 실시한 경우와 SiAlSiN 패턴을 실시한 경우에 있어서, Al의 도프량이 변동되는 원리에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하면서 상세하게 설명한다.
금속 도프층 형성 공정에 있어서 SiAlN 패턴을 실시한 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 성막 방법에서는, 먼저 실리콘 함유 가스 공급 공정에 있어서, 예를 들어 디클로로실란(DCS)을 공급함으로써, 비도프층(103) 상에 DCS를 부착시킨다. 다음으로, SiAlN 패턴은 금속 함유 가스 공급 공정에 있어서, 예를 들어 염화알루미늄(AlCl3)을 공급함으로써, 비도프층(103) 상이나 먼저 부착된 DCS에 대하여 AlCl3을 부착시킨다. 이때, DCS가 먼저 부착되어 있음으로써, 종래의 AlN 패턴을 실시하는 방법에 비해, AlCl3의 부착을 억제할 수 있다.
그 후, SiAlN 패턴은 질소 함유 가스 공급 공정에 있어서, 예를 들어 암모니아(NH3)를 공급함으로써, 수소에 의해 염소를 제거하여, 비도프층(103) 상에 금속 도프층(104)(Al을 도프한 SiN)을 형성한다. 이렇게 형성된 금속 도프층(104)은, 종래의 AlN 패턴을 실시한 금속 도프층보다도 Al의 도프량을 억제할 수 있다.
한편, 금속 도프층 형성 공정에 있어서 SiAlSiN 패턴을 실시한 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 성막 방법은, 최초의 실리콘 함유 가스 공급 공정, 및 다음의 금속 함유 가스 공급 공정에 대해서는, 도 7과 마찬가지의 상태를 형성하게 된다. 즉, 비도프층(103) 상에 DCS가 부착됨과 함께, 비도프층(103) 상이나 먼저 부착된 DCS에 대하여 AlCl3이 부착된다.
다음으로, SiAlSiN 패턴으로는 실리콘 함유 가스 공급 공정을 다시 실시한다. 이에 의해, 비도프층(103) 상에서는, 먼저 부착된 AlCl3의 일부가 박리되어 DCS로 치환된다. 따라서, 비도프층(103) 상의 부착물은, 질소 함유 가스 공급 공정 전의 상태에서, SiAlN 패턴보다도 AlCl3이 적은 상태가 된다.
그 후, SiAlSiN 패턴은 질소 함유 가스 공급 공정에 있어서, 비도프층(103) 상에 금속 도프층(104)(Al을 도프한 SiN)을 형성한다. 이렇게 형성된 금속 도프층(104)은 SiAlN 패턴으로 형성한 금속 도프층(104)보다도 더 적은 Al의 도프로 할 수 있다.
도 9는, 도 7의 SiAlN 패턴에 의해 형성된 SiAlN층의 깊이 방향에 있어서의 Al의 도프량과, 도 8의 SiAlSiN 패턴에 의해 형성된 SiAlSiN층의 깊이 방향에 있어서의 Al의 도프량을 분석한 그래프이다. 또한, 그래프 중에 있어서 SiAlN층의 Al의 도프량은 실선으로 도시하고, SiAlSiN층의 Al의 도프량은 굵은 선으로 도시하고 있다. 이 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, SiAlN층과 SiAlSiN층의 막 중에서는, Al의 도프량이 깊이 방향으로 대략 균일하게 분포하고 있다.
그리고, SiAlN층의 Al의 도프량에 비하여 SiAlSiN층의 Al의 도프량은 전체적으로 적게 되어 있다. 이것은, 도 8에 있어서 설명한 바와 같이, 금속 함유 가스 공급 공정 후에, 2회째의 실리콘 함유 가스(DCS)의 공급에 의해 Al과 Si의 치환이 발생함으로써, Al이 적어지는 것을 나타내고 있다고 할 수 있다. 이렇게 Al을 도프한 SiN막(102)의 반도체를 메모리(예를 들어, 3D-NAND 메모리)에 적용함으로써, 메모리의 전하 유지 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, SiN막(102)은 Al의 도프량이 적은 경우에, 전하 유지 특성을 한층 높일 수 있다.
이상과 같이, 성막 방법은 금속 도프층 형성 공정에 있어서 실리콘 함유 가스를 공급함과 함께, 처리 가스의 공급 패턴을 선택함으로써 Al의 도프량을 임의로 조정할 수 있다. 구체적으로는, 상기의 각 패턴에 있어서 형성한 금속 도프층(104)에 대하여 금속(Al)의 도프량의 차이를 정리하면, AlN층>AlSiN층>SiAlN층>SiAlSiN층의 순으로, Al의 도프량이 적어진다. 따라서, 성막 방법은 SiN막(102)의 전체의 Al의 도프량에 따라서, SiAlN 패턴, AlSiN 패턴, SiAlSiN 패턴(또는 AlN 패턴) 등을 선택함으로써, SiN막(102)에 적량의 Al을 안정적으로 도프시킬 수 있다.
예를 들어, 제조 예정의 반도체의 사양 등에 따라서, 저농도의 Al을 첨가하고자 하는 경우, 성막 방법에서는 SiAlN 패턴이나 SiAlSiN 패턴을 반복하는 선택을 행함으로써, SiAlN층이나 SiAlSiN층을 형성한다. 이에 의해, Al의 도프량이 충분히 적은 SiN막(102)을 얻을 수 있다. 반대로, 고농도의 Al을 첨가하고자 하는 경우, 성막 방법에서는 AlSiN 패턴(또는 AlN 패턴)을 반복함으로써, AlSiN층(또는 AlN층)을 형성한다. 이에 의해, Al의 도프량이 충분히 많은 SiN막(102)을 얻을 수 있다.
또한, 성막 방법은, 도 2의 (B)의 단층 구조(102B)를 성막하는 경우도, 상기의 SiAlN 패턴, AlSiN 패턴, SiAlSiN 패턴을 적용함으로써, Al의 도프량을 적절하게 조정한 금속 도프층(105)을 형성할 수 있다. 즉 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 성막 장치(1)는 단층 구조(102B)의 성막 방법에 있어서, 금속 도프층 형성 공정(스텝 S600)을 즉시 실시한다. 그리고, 이 금속 도프층 형성 공정의 실시 중에, 성막 장치(1)는 SiAlN 패턴, AlSiN 패턴, SiAlSiN 패턴(또는 AlN 패턴)을 적절히 선택하여 반복한다. 이때, 성막 장치(1)는 SiAlN 패턴, AlSiN 패턴, SiAlSiN 패턴(또는 AlN 패턴) 중 동일한 패턴을 반복해도 되고, Al의 도프량을 조정하기 위해 다른 패턴으로 전환해도 된다.
또한, 성막 장치(1)는 성막 방법에 있어서 SiN막(102)의 막 두께, 프로세스의 반복 횟수 또는 프로세스 시간 등에 기초하여, 성막 처리를 종료할지 여부를 판정한다(스텝 S700). 그리고, 성막 처리를 계속할 경우(스텝 S700: "아니오")에는, 스텝 S600으로 되돌아가, 이하 마찬가지의 공정을 반복한다. 한편, 성막 처리를 종료할 경우(스텝 S700: "예")에는, 스텝 S800으로 진행한다. 이 스텝 S800에 있어서, 성막 장치(1)는 처리 용기(10)에 잔존하는 가스를 퍼지하는 퍼지 공정을 행함으로써, 금회의 성막 방법을 종료한다.
이에 의해, 단층 구조(102B)를 성막하는 경우에도, 성막 장치(1)는 SiAlN 패턴, AlSiN 패턴, SiAlSiN 패턴(또는 AlN 패턴)을 선택적으로 행함으로써, SiN막(102) 전체로서의 Al의 도프량을 적절하게 조정할 수 있다. 또한 단층 구조(102B)를 성막하는 경우, 비도프층(103)을 사이에 개재시키지 않음으로써, 예를 들어 Al의 도프량을 저감하면서, SiN막(102) 전체의 막 두께를 보다 얇게 형성하는 것도 가능해진다.
이상의 실시 형태에서 설명한 본 개시의 기술적 사상 및 효과에 대해서 이하에 기재한다.
본 개시의 제1 양태는, 원하는 금속을 도프한 질화 실리콘막(SiN막(102))을 기판(100)에 성막하는 성막 방법이며, (a) 기판(100)이 수용된 처리 용기(10)의 내부에 실리콘 함유 가스를 공급하는 공정(실리콘 함유 가스 공급 공정)과, (b) 처리 용기(10)의 내부에 원하는 금속을 포함하는 금속 함유 가스를 공급하는 공정(금속 함유 가스 공급 공정)과, (c) (a)의 공정을 적어도 1회 행함과 함께, (b)의 공정을 적어도 1회 행한 후에, 처리 용기(10)의 내부에 질소 함유 가스를 공급하는 공정(질소 함유 가스 공급 공정)을 갖는다.
상기에 의하면, 성막 방법은, 원하는 금속을 도프하는 질화 실리콘막의 제조에 있어서, 원하는 금속의 도프량을 적절하게 제어할 수 있다. 즉, 성막 방법은 실리콘 함유 가스 공급 공정, 금속 함유 가스 공급 공정을 행함으로써, 기판(100) 상에 있어서의 실리콘 함유 가스와 금속 함유 가스의 비율을 적절하게 조정할 수 있다. 따라서, 성막 방법은 실리콘 함유 가스 공급 공정과 금속 함유 가스 공급 공정을 적어도 1회 행한 후에, 질소 함유 가스 공급 공정을 행함으로써, 질화 실리콘에 대한 원하는 금속의 도프량을 안정적으로 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 성막 방법은, (a)의 공정과, (b)의 공정을 이 순서로 1회 이상 행하고, (c)의 공정을 행한다. 이에 의해, 성막 방법은, 기판(100)에의 금속 함유 가스의 부착을 억제할 수 있어, 원하는 금속의 도프량을 저감시키는 것이 가능해진다.
또한, 성막 방법은, (b)의 공정과, (c)의 공정을 이 순서로 1회 이상 행하고, (c)의 공정을 행한다. 이에 의해, 성막 방법은 기판(100)에의 금속 함유 가스의 부착을 증가시킬 수 있어, 원하는 금속의 도프량을 증가시키는 것이 가능해진다.
또한, 성막 방법은, (a)의 공정과, (b)의 공정과, (a)의 공정을 이 순서로 1회 이상 행하고, (c)의 공정을 행한다. 이에 의해, 성막 방법은, 기판(100)에 부착된 금속 함유 가스를 실리콘 함유 가스로 치환할 수 있어, 원하는 금속의 도프량을 한층 저감시키는 것이 가능해진다.
또한, 성막 방법에서는, 원하는 금속을 도프하고 있지 않은 질화 실리콘에 의해 형성되는 비도프층(103)을 생성하는 공정과, (a)의 공정, (b)의 공정, 및 (c)의 공정을 행함으로써, 원하는 금속을 도프한 금속 도프층(104)을 생성하는 공정을 갖고, 비도프층(103)을 생성하는 공정과, 금속 도프층(104)을 생성하는 공정을 반복하여 비도프층(103)과 금속 도프층(104)의 적층 구조(102A)를 형성한다. 이에 의해, 성막 방법은, 적층 구조(102A) 전체로서 원하는 금속의 도프량을 안정적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 비도프층을 생성하는 공정에서는, 처리 용기의 내부에 실리콘 함유 가스를 공급하는 공정과, 처리 용기의 내부에 질소를 포함하는 질소 함유 가스를 공급하는 공정을 1회 이상 행한다. 이에 의해, 성막 방법은, 동일한 성막 장치(1)에 있어서, 처리 가스의 공급 패턴을 바꾸는 것만으로, 비도프층(103)과 금속 도프층(104)의 적층 구조(102A)를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 제조 방법에서는, (a)의 공정, (b)의 공정, 및 (c)의 공정을 복수회 반복하여 행함으로써, 원하는 금속을 도프한 금속 도프층(105)의 단층 구조(102B)를 형성한다. 이에 의해, 제조 방법은, 원하는 금속의 도프량을 고정밀도로 조정한 단층 구조(102B)를 양호하게 얻을 수 있다.
또한, 원하는 금속은, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 하프늄 중 1개 또는 복수의 조합이다. 이에 의해, 제조 방법은 전하 기입 특성과 전하 유지 특성을 높인 질화 실리콘막을 얻을 수 있다.
또한, 본 개시의 제2 양태는, 원하는 금속을 도프한 질화 실리콘막(SiN막(102))을 기판(100)에 성막하는 성막 장치(1)이며, 기판(100)이 수용된 처리 용기(10)의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부(30)와, 가스 공급부(30)의 동작을 제어하는 제어부(80)를 포함하고, 처리 가스는 실리콘 함유 가스, 원하는 금속을 포함하는 금속 함유 가스 및 질소 함유 가스이고, 제어부(80)는, (a) 처리 용기(10)의 내부에 실리콘 함유 가스를 공급하는 공정과, (b) 처리 용기(10)의 내부에 금속 함유 가스를 공급하는 공정과, (c) (a)의 공정을 적어도 1회 행함과 함께, (b)의 공정을 적어도 1회 행한 후에, 처리 용기(10)의 내부에 질소 함유 가스를 공급하는 공정을 행한다. 이 경우에도, 성막 장치(1)는 원하는 금속을 도프하는 질화 실리콘막의 제조에 있어서, 원하는 금속의 도프량을 적절하게 제어할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태에 관한 성막 방법 및 성막 장치(1)는, 모든 점에 있어서 예시이며 제한적인 것은 아니다. 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 개시의 성막 장치는, 복수의 기판을 처리하는 장치에 한정되지 않고, 1매마다 기판을 처리하는 장치, 소위 매엽식의 장치에도 적용 가능하다.

Claims (9)

  1. 원하는 금속을 도프한 질화 실리콘막을 기판에 성막하는 성막 방법이며,
    (a) 상기 기판이 수용된 처리 용기의 내부에 실리콘 함유 가스를 공급하는 공정과,
    (b) 상기 처리 용기의 내부에 상기 원하는 금속을 포함하는 금속 함유 가스를 공급하는 공정과,
    (c) 상기 (a)의 공정을 적어도 1회 행함과 함께, 상기 (b)의 공정을 적어도 1회 행한 후에, 상기 처리 용기의 내부에 질소 함유 가스를 공급하는 공정을 갖는,
    성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a)의 공정과, 상기 (b)의 공정을 이 순서로 1회 이상 행하고, 상기 (c)의 공정을 행하는,
    성막 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b)의 공정과, 상기 (c)의 공정을 이 순서로 1회 이상 행하고, 상기 (c)의 공정을 행하는,
    성막 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a)의 공정과, 상기 (b)의 공정과, 상기 (a)의 공정을 이 순서로 1회 이상 행하고, 상기 (c)의 공정을 행하는,
    성막 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원하는 금속을 도프하고 있지 않은 질화 실리콘에 의해 형성되는 비도프층을 생성하는 공정과,
    상기 (a)의 공정, 상기 (b)의 공정, 및 상기 (c)의 공정을 행함으로써, 상기 원하는 금속을 도프한 금속 도프층을 생성하는 공정을 갖고,
    상기 비도프층을 생성하는 공정과, 상기 금속 도프층을 생성하는 공정을 반복하여 상기 비도프층과 상기 금속 도프층의 적층 구조를 형성하는,
    성막 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비도프층을 생성하는 공정에서는, 상기 처리 용기의 내부에 실리콘 함유 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기의 내부에 질소를 포함하는 질소 함유 가스를 공급하는 공정을 1회 이상 행하는,
    성막 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (a)의 공정, 상기 (b)의 공정, 및 상기 (c)의 공정을 복수회 반복하여 행함으로써, 상기 원하는 금속을 도프한 금속 도프층의 단층 구조를 형성하는,
    성막 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원하는 금속은, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 하프늄 중 1개 또는 복수의 조합인,
    성막 방법.
  9. 원하는 금속을 도프한 질화 실리콘막을 기판에 성막하는 성막 장치이며,
    상기 기판이 수용된 처리 용기의 내부에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 가스 공급부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 처리 가스는, 실리콘 함유 가스, 상기 원하는 금속을 포함하는 금속 함유 가스, 및 질소 함유 가스이고,
    상기 제어부는,
    (a) 상기 처리 용기의 내부에 상기 실리콘 함유 가스를 공급하는 공정과,
    (b) 상기 처리 용기의 내부에 상기 금속 함유 가스를 공급하는 공정과,
    (c) 상기 (a)의 공정을 적어도 1회 행함과 함께, 상기 (b)의 공정을 적어도 1회 행한 후에, 상기 처리 용기의 내부에 상기 질소 함유 가스를 공급하는 공정을 행하는,
    성막 장치.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009260151A (ja) 2008-04-18 2009-11-05 Tokyo Electron Ltd 金属ドープ層の形成方法、成膜装置及び記憶媒体

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