TWI588899B - 處理裝置及活性物種的產生方法 - Google Patents

處理裝置及活性物種的產生方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI588899B
TWI588899B TW103143759A TW103143759A TWI588899B TW I588899 B TWI588899 B TW I588899B TW 103143759 A TW103143759 A TW 103143759A TW 103143759 A TW103143759 A TW 103143759A TW I588899 B TWI588899 B TW I588899B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
active species
chamber
gas
processing apparatus
nitrogen
Prior art date
Application number
TW103143759A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201539577A (zh
Inventor
長谷部一秀
清水亮
Original Assignee
東京威力科創股份有限公司
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 東京威力科創股份有限公司 filed Critical 東京威力科創股份有限公司
Publication of TW201539577A publication Critical patent/TW201539577A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI588899B publication Critical patent/TWI588899B/zh

Links

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
    • C23C16/50—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
    • C23C16/511—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 microwave 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
    • C23C16/22—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
    • C23C16/308—Oxynitrides
    • 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
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • 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
    • C23C16/448—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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • 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
    • 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
    • H01J37/32348—Dielectric barrier discharge
    • 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
    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • 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
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • 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
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

處理裝置及活性物種的產生方法
本發明係關於處理裝置及活性物種的產生方法。
半導體積體電路裝置中，舉例而言，使用氮化矽膜(SiN)、氮氧化矽膜(SiON)等之氮化物膜，作為絕緣物。形成氮化物膜有如下方式：從含氮氣產生如N自由基、NH自由基之氮化活性物種，以所產生之氮化活性物種作為氮化劑。而從含氮氣產生氮化活性物種，係使用如電容耦合電漿、電感耦合電漿、微波電漿之方法。
[發明欲解決之問題]
然而，於電容耦合電漿、電感耦合電漿及微波電漿中，有所產生之活性物種濃度低之問題。
例如，於使用電容耦合電漿之情形時，所產生之活性物種濃度為1×1010 cm-3 左右，而即使於使用電感耦合電漿或微波電漿之情形時，其所產生之活性物種濃度也僅達1×1012 cm-3 左右。例如，於從氨氣或氮氣與氫氣之混合氣體，產生如N自由基、NH自由基之氮化活性物種，或產生如H自由基之氫活性物種之情形時，此等活性物種之總量為上述濃度。
相對於此，可產生高濃度活性物種之方法有：放電，如無聲放電。利用無聲放電，其所產生之活性物種濃度，與使用電感耦合電漿或微波電漿之情形時相較，可提升約100倍，亦即1×1014 cm-3 左右。
然而，利用無聲放電雖可產生高濃度之活性物種，但無聲放電因一般係在常壓下進行，且壓力也高，故有活性物種容易喪失活性之問題。
本發明旨在提供一種處理裝置及活性物種的產生方法，其可產生高濃度活性物種，且可於抑制喪失活性之狀況下，將所產生之高濃度活性物種送往處理室。 [解決問題之方法]
本發明之第1態樣之處理裝置，其具備： 第1活性物種產生單元，具有第1產生室，於該第1產生室利用無聲放電，從含活性物種源之第1氣體產生第1活性物種； 第2活性物種產生單元，設於該第1活性物種產生單元之下游，並具有第2產生室，於該第2產生室中，從該第1產生室供給該第1活性物種，且利用電感耦合電漿、電容耦合電漿及微波電漿中之至少其一，從含活性物種源之第2氣體產生第2活性物種；及 處理室，設於該第2活性物種產生單元之下游，使用從該第2產生室所供給之該第1、第2活性物種，對被處理體施加處理。
本發明之第2態樣之活性物種的產生方法，其包含下述步驟：　 利用無聲放電，從含活性物種源之第1氣體產生第1活性物種； 利用電感耦合電漿、電容耦合電漿及微波電漿中之至少其一方式，從含活性物種源之第2氣體產生第2活性物種；及 經由產生該第2活性物種之產生室，將該第1活性物種送往對被處理體施加處理之處理室。
以下，參考圖式，說明本發明之實施形態。又，所有圖示中，對於共同部分賦予共同參考符號。於以下詳細說明中，為了能充分理解本發明，提供許多具體詳述。然而，即使無如此詳細之說明，熟悉該技藝者可完成本發明為顯而易知之事。於其他例中，為避免難以理解各種實施形態，對於周知方法、順序、系統或構成要件，未進一步詳述。 ＜處理裝置＞
圖1為本發明之一實施形態之處理裝置之一例之概略剖面圖；圖2為處理裝置之一例所具備之活性物種產生部之擴大剖面圖。
如圖1及圖2所示，本發明之一實施形態之處理裝置1具備：處理氣體供給源2，供給含活性物種源之氣體；活性物種產生部3，從由處理氣體供給源2所供給之含活性物種源之氣體，產生活性物種。活性物種產生部3中所產生之活性物種供給至處理室4，處理室4係容置被處理體(例如，矽晶圓W)，並對所容置之矽晶圓W，使用活性物種施加處理。
於處理室4內配置載置台5，矽晶圓W係載置於載置台5之載置面上。於處理室4之側壁形成搬出/入口6，其係用以進行矽晶圓W之搬出/入。搬出/入口6利用閘閥7加以開閉。於處理室4之底板，形成排氣口8。排氣口8經由排氣管10連接至排氣機構9。排氣機構9係用於進行處理室4內之排氣及壓力調整。於處理室4之頂板，形成活性物種供給孔11。活性物種供給孔11連接至活性物種產生部3，活性物種產生部3中所產生之活性物種，經由活性物種供給孔11供給至處理室4內部。
處理氣體供給源2將處理氣體(於本例中為包含活性物種源之氣體)供給至活性物種產生部3。於本例中，處理裝置1例舉為自由基氮化處理裝置，其可將形成於，矽晶圓W上之矽膜或矽氧化物膜等之薄膜加以自由基氮化。此氮化處理裝置之處理氣體供給源2，如具備3個氣體供給機構。其中之一為氮氣供給機構21，另一為氨氣供給機構22，所剩之一為氫氣供給機構23。
本例中，活性物種產生部3具備2個活性物種產生單元。其中之一為第1活性物種產生單元12，其利用無聲放電，從含有活性物種源之第1氣體，產生第1活性物種。另一為第2活性物種產生單元13，其利用電感耦合電漿、電容耦合電漿及微波電漿中之至少一個方式，從含有活性物種源之第2氣體，產生第2活性物種。本例中，第2活性物種產生單元13係利用電感耦合電漿產生第2活性物種。
第1活性物種產生單元12具有產生第1活性物種之第1產生室121。於第1產生室121之如頂板上，設置供給含有活性物種源之第1氣體之活性物種源供給孔122，處理氣體供給源2將氮氣(N2 ：參考圖2)作為第1氣體， 經由活性物種源供給孔122供給至第1產生室121內部。
第1產生室121之內部壓力如設為常壓。常壓如為大氣壓，約為1013hPa(760Torr：參考圖2。又，於本說明書中1Torr定義為133.3Pa)。於內部壓力設為常壓之第1產生室121中，利用無聲放電從氮氣(N2 )產生氮自由基(N＊ ：參考圖2)作為第1活性物種。
於第1產生室121內部，設置高頻電極對123a、123b。高頻電極對123a、123b彼此對向並配置於第1產生室121內部，其表面如以絕緣膜124加以覆蓋。高頻電極對123a、123b連接至第1高頻電源125。當來自第1高頻電源125之高頻電能施加於高頻電極對123a、123b，則於第1產生室121內部產生放電，藉此，從所供給之氮氣(N2 )產生氮自由基(N＊ )。氮自由基(N＊ )之濃度(自由基濃度)，因使用無聲放電，而成為如1×1014 cm-3 等級。
於第1產生室121之例如底板上，設置噴注第1活性物種之噴注孔126。濃度為1×1014 cm-3 等級之氮自由基(N＊ )，利用從噴注孔126噴注，而供給至第2活性物種產生單元13所具有之第2產生室131內部。
第2活性物種產生單元13設置於第1活性物種產生單元12之下游。第2活性物種產生單元13具有產生第2活性物種之圓筒型第2產生室131。第2產生室131之頂板如與第1產生室121之底板共通，於第2產生室131之頂板形成噴注孔126。從噴注孔126，第1產生室121供給如濃度為1×1014 cm-3 等級之第1活性物種(於本例中為氮自由基(N＊ ))。又，於第2產生室131之側面，設置供給含有活性物種源之第2氣體之活性物種源供給孔132。處理氣體供給源2將氨氣(NH3 ：參考圖2)、氮氣(N2 )及氫氣(H2 )作為第2氣體，經由活性物種源供給孔132供給至第2產生室131內部。
第2產生室131之內部壓力設定為較第1產生室121之內部壓力為低。於本例中，第2產生室131之內部壓力設定為約13.33Pa～1333Pa(0.1Torr～10Torr：參考圖2)之範圍。第1活性物種(於本例中為氮自由基(N＊ ))利用第1產生室121壓力與第2產生室131壓力之壓力差，從第1產生室121經由噴注孔126送往第2產生室131。圓筒型第2產生室131之直徑充分大於噴注孔126之直徑。於內部壓力設為約13.33Pa～1333Pa之第2產生室131中，強力噴注濃度為1×1014 cm-3 等級之氮自由基(N＊ )。如此，濃度為1×1014 cm-3 等級之氮自由基(N＊ )供給至第2產生室131內部，同時於第2產生室131內部中，更利用電感耦合電漿，從氮氣(N2 )、氨氣(NH3 )、氫氣(H2 )，產生氮自由基(N＊ 參考圖2)、氨自由基(NH＊ ：參考圖2)、氫自由基(H＊ ：參考圖2)以作為第2活性物種。
於第2產生室131之外部，設置高頻線圈133。高頻線圈133如以螺旋狀纏繞於圓筒型第2產生室131之周圍。高頻線圈133連接至第2高頻電源134，當來自第2高頻電源134之高頻電能施加於高頻線圈133，則於第2產生室131內部產生感應電場，藉此，從所供給之氮氣(N2 )、氨氣(NH3 )、氫氣(H2 )產生氮自由基(N＊ )、氨自由基(NH＊ )、氫自由基(H＊ )。此等自由基之合計濃度，因使用電感耦合電漿，而成為如1×1012 cm-3 等級。
又，第2氣體中，氫氣(H2 )為用以控制所形成之氮化物膜之膜質之添加劑。為了控制膜質而納入氮化物膜中之氫，可從氨氣(NH3 )所產生之氨自由基(NH＊ )或氫自由基(H＊ )獲得。若所納入之氫之量，僅使用氨氣(NH3 )而有不足之情形時，可以如本例所示，供給氫氣(H2 )，而從所供給之氫氣(H2 )亦可產生氫自由基(H＊ )。
於第2產生室131之下游設置處理室4。第2產生室131底部連接於活性物種供給孔11，該活性物種供給孔11係設於位於下游之處理室4之頂板。第1產生室121中所產生之濃度為1×1014 cm-3 等級之氮自由基(N＊ )，與第2產生室131中所產生之濃度為1×1012 cm-3 等級之氮自由基(N＊ )、氨自由基(NH＊ )、氫自由基(H＊ )相混合，並經由活性物種供給孔11供給至處理室4內部。藉此，於處理室4內部中，可對矽晶圓W之被處理面，實施使用至少含1×1014 cm-3 等級以上濃度之氮自由基(N＊ )環境之氮化處理。
依據如此實施形態之處理裝置1，於第1產生室121中，產生如1×1014 cm-3 等級之高濃度氮自由基(N＊ )，將高濃度氮自由基(N＊ )經由第2產生室131內部，送往處理室4內部。於第2產生室131中，例如，產生電感耦合電漿，並施加能量。因此，供給至第2產生室131之高濃度氮自由基(N＊ )，於第2產生室131中不易喪失活性。因此，可將如1×1014 cm-3 等級之高濃度氮自由基(N＊ )送至處理室4內部。
又，於第2產生室131中，亦產生如1×1012 cm-3 等級之低濃度氮自由基(N＊ )、氨自由基(NH＊ )、氫自由基(H＊ )，而與上述如1×1014 cm-3 等級之高濃度氮自由基(N＊ )相混合。因此，雖僅為100分之1左右，但亦可更加提升氮自由基(N＊ )之濃度。
又，例如，為了控制氮化處理之膜之膜質，有時會添加微量添加物，對於含此添加物之自由基，亦可於第2產生室131中產生。於上述例中，含添加物之自由基為稱為氨自由基(NH＊ )、氫自由基(H＊ )之含有氫者。特別是，於含添加物之自由基為1×1014 cm-3 等級之過多情形時，利用第2產生室131之產生較為有利。此係由於可使含添加物之自由基以1×1012 cm-3 等級(相較於第1產生室121為100分之1之量)產生。
如此，依據一實施形態之處理裝置1，具有如下優點：可產生高濃度之活性物種，並可使所產生之高濃度活性物種，於抑制喪失活性之情形下送往處理室。 ＜第2產生室131之變形例＞
圖3A係圖1及圖2所示之第2活性物種產生單元13所具有之第2產生室131之一例之剖面圖。
如圖3A所示，於圖1及圖2所示之第2活性物種產生單元13中，第2產生室131之形狀為圓筒型。第2產生室131之形狀中圓筒型為基本形狀。然而，於第2產生室131為圓筒型，且其直徑充分大於噴注孔126直徑之情形時，可能於第2產生室131之角落產生亂流200。一旦產生亂流200，則氮自由基(N＊ )被捲入亂流200，與第2產生室131之內壁面相接觸，而使喪失活性之機率變高。
為了抑制如此之因亂流200產生而導致氮自由基(N＊ )之喪失活性，圓筒型最好於第1產生室121側使直徑為細，而於處理室4側使直徑為粗。以下，說明幾種第2產生室131之代表變形例。 ＜＜第1變形例＞＞
圖3B為第2活性物種產生單元所具有之第2產生室之第1變形例之剖面圖。
如圖3B所示，第1變形例之第2活性物種產生單元13a所具有之第2產生室131a之形狀為圓錐型。圓錐型係為從噴注孔126至活性物種供給孔11，使第2產生室131a之側面擴大成直線狀者。
如此，藉由使第2產生室131a之側面從噴注孔126至活性物種供給孔11擴大成直線狀，與圖3A所示之第2產生室131相較，可去除如亂流200產生之處。
因此，依據第2產生室131a，可抑制亂流200之產生，具有抑制因氮自由基(N＊ )捲入亂流200所引起之喪失活性之優點。 ＜＜第2變形例＞＞
圖3C為第2活性物種產生單元所具有之第2產生室之第2變形例之剖面圖。
如圖3C所示，第2變形例之第2活性物種產生單元13b所具有之第2產生室131b之形狀為鐘型。鐘型為從噴注孔126往活性物種供給孔11，以使第2產生室131b之側面往外側膨大之形狀擴展而成者。
如此，第2產生室131b即使為鐘型，與第1變形例相同，與圖3A所示之第2產生室131相比較，可消除如產生亂流200之處。
因此，於第2產生室131b中，亦可抑制亂流200之產生，具有可抑制因氮自由基(N＊ )捲入亂流200而導致之喪失活性。 ＜＜第3變形例＞＞
圖3D係第2活性物種產生單元所具有之第2產生室之第3變形例之剖面圖。
如圖3D所示，第3變形例之第2活性物種產生單元13c所具有之第2產生室131c之形狀為喇叭型。喇叭型與鐘型相反，為從噴注孔126往活性物種供給孔11，以使第2產生室131c側面往內側凹陷之形狀擴展而成者。
如此，第2產生室131c即使為喇叭型，與第1變形例相同，與圖3A所示之第2產生室131相比較，可去除亂流200產生之處。
因此，於第2產生室131c中，亦可抑制亂流200之產生，具有抑制因氮自由基(N＊ )捲入亂流200而導致之喪失活性之優點。 ＜處理裝置之變形例＞ ＜＜第1變形例：對成膜裝置之應用＞＞
圖1及圖2所示之處理裝置，如為氮化處理裝置。然而，本發明之一實施形態之處理裝置，不限於僅應用於如氮化處理裝置之表面處理/改質裝置，亦可應用於成膜裝置。
圖4係處理裝置之第1變形例之概略剖面圖。
如圖4所示，第1變形例之處理裝置1a，與圖1之處理裝置1之相異處為：於處理室4，設置供給成膜原料氣體之成膜原料氣體供給噴嘴50。成膜原料氣體供給噴嘴50連接至成膜原料氣體供給機構51。成膜原料氣體供給機構51經由成膜原料氣體供給噴嘴50，將成膜原料氣體供給至處理室4內部。藉此，對處理室4內部，供給除了1×1014 cm-3 等級以上之濃度氮自由基(N＊ )等之外之成膜原料氣體。
如此，藉由將成膜原料氣體供給至處理室4內部，同時供給1×1014 cm-3 等級以上濃度之氮自由基(N＊ )等，而可於矽晶圓W之被處理面上形成氮化物膜。
又，重複以下二順序，亦可於矽晶圓W之被處理面上形成氮化物膜：順序一，將成膜原料氣體供給至處理室4內部，於矽晶圓W之被處理面上形成薄膜；順序二，對於所形成之薄膜，供給1×1014 cm-3 等級以上濃度之氮自由基(N＊ )等而加以氮化。
例如，成膜原料氣體之一例為單矽烷(SiH4 )氣體。若將成膜原料氣體設為單矽烷氣體，將活性物種設為氮自由基(N＊ )、氨自由基(NH＊ ) 、氫自由基(H＊ )，則可於矽晶圓W之被處理面上，形成矽氮化物膜。如此形成之矽氮化物膜，因可於氮自由基(N＊ ) 、氨自由基(NH＊ ) 、氫自由基(H＊ )之總量成為如1×1014 cm-3 等級以上濃度之環境下進行氮化，故可得到如下優點：即使對於微細圖案上，亦可形成具有良好膜質之矽氮化物膜。
如此，本發明之一實施形態之處理裝置，不僅可應用於如氮化處理裝置之表面處理/改質裝置，亦可應用於成膜裝置。 A.    ＜＜第2變形例：活性物種產生部3之變形＞＞
圖1及圖2所示之處理裝置，僅具有1個活性物種產生部3。然而，本發明之一實施形態之處理裝置，不限於僅具有1個活性物種產生部3，亦可具有複數個活性物種產生部3。
圖5為處理裝置之第2變形例之概略剖面圖。
如圖5所示，第2變形例之處理裝置1b與圖1之處理裝置1之相異點為：於處理室4安裝複數個(例如，2個)活性物種產生部3－1、3－2。如此，亦可於1個處理室4，安裝複數個(例如，2個)活性物種產生部3－1、3－2，藉著複數個(例如，2個)活性物種供給孔11－1、11－2，將成為1×1014 cm-3 等級以上之濃度之氮自由基(N＊ )等供給至處理室4內部。
安裝複數個活性物種產生部3－1、3－2之優點為：可使處理室4內部中氮自由基(N＊ )等之分佈更為均勻。藉此，可達成如：氮化處理之膜之膜質更加均勻、或成膜處理之膜之膜質或膜厚更加均勻。
以上，係以一實施形態說明本發明，然而本發明不限於上述一實施形態，在不超出發明主旨之範圍內，可有各種變形。又，本發明之實施形態非僅有上述一實施形態。
例如，於上述一實施形態中，第1活性物種係以氮自由基(N＊ )為例，但第1活性物種不限於氮自由基(N＊ )。例如，第1活性物種亦可改為氧自由基(O＊ )或OH自由基(OH＊ )。此時之成為活性物種源之氣體可例舉為H2 O氣體或N2 O氣體等。
又，第2活性物種係以氮自由基(N＊ ) 、氨自由基(NH＊ ) 、氫自由基(H＊ )為例，但第2活性物種亦不限於此等3種自由基。於此等中至少含有1種即可。而成為第2活性物種源之氣體，係使用氮氣、氫氣、氮與氫之化合物氣體(例如氨氣)，但亦可僅使用氮氣與氫氣之混合氣體、或氮與氫之化合物氣體。
又，第2活性物種亦可改為氧自由基(O＊ )或OH自由基(OH＊ )。此時之成為活性物種源之氣體可例舉為H2 O氣體或N2 O氣體等。
又，第2活性物種產生單元13中，係使用電感耦合電漿從含活性物種源之氣體產生第2活性物種，但第2活性物種之產生機構不限於電感耦合電漿。例如，除電感耦合電漿之外，亦可使用電容耦合電漿及微波電漿等。亦即，第2活性物種亦可利用電感耦合電漿、電容耦合電漿及微波電漿之至少其一而產生。
又，第2產生室131之形狀設為圓筒型(第1產生室121側為細而處理室4側為粗)之情形時，可例舉為圓錐型、鐘型及喇叭型，但第2產生室131之形狀亦可為：將圓錐型、鐘型及喇叭型中之至少2個加以組合而成之形狀。
又，於上述實施形態中，係以單片式處理裝置為例示，但亦可應用於批次式處理裝置。再者，於批次式處理裝置中，對於高度方向疊層被處理體(例如，矽晶圓W)以進行處理之縱型批次式成膜裝置，亦可應用本發明。
依據本發明，可產生高濃度活性物種，且可提供一種處理裝置及活性物種的產生方法，其可於抑制喪失活性之情形下，將產生之高濃度活性物種送往處理室。
以上所揭露之實施形態皆為例示，而非以此為限。事實上，上述實施形態可以多樣形態具體實現。又，上述實施形態在不超出附加請求範圍及其主旨下，亦可以多樣形態進行省略、取代或改變。本發明之範圍包含所附加之專利請求範圍及在其均等意義及範圍內中之所有變更。
1‧‧‧處理裝置
2‧‧‧處理氣體供給源
3、3－1、3－2‧‧‧活性物種產生部
4‧‧‧處理室
5‧‧‧載置台
6‧‧‧搬出/入口
7‧‧‧閘閥
8‧‧‧排氣口
9‧‧‧排氣機構
10‧‧‧排氣管
11、11－1、11－2‧‧‧活性物種供給孔
12‧‧‧第1活性物種產生單元
13、13a~13c‧‧‧第2活性物種產生單元
21‧‧‧氮氣供給機構
22‧‧‧氨氣供給機構
23‧‧‧氫氣供給機構
50‧‧‧成膜原料氣體供給噴嘴
51‧‧‧成膜原料氣體供給機構
121‧‧‧第1產生室
122‧‧‧活性物種源供給孔
123a、123b‧‧‧高頻電極對
124‧‧‧絕緣膜
125‧‧‧第1高頻電源
126‧‧‧噴注孔
131、131a~131c‧‧‧第2產生室
132‧‧‧活性物種源供給孔
133‧‧‧高頻線圈
134‧‧‧第2高頻電源
200‧‧‧亂流
W‧‧‧矽晶圓
所附加之圖式係納入作為本說明書之一部分以顯示本發明之實施形態，與上述一般說明及後述實施形態之詳細內容，共同闡述本發明之概念。
【圖1】本發明之一實施形態之處理裝置之一例之概略剖面圖。
【圖2】活性物種產生部之擴大剖面圖。
【圖3A】第2活性物種產生單元所具有之產生室之一例之剖面圖。
【圖3B】第2活性物種產生單元所具有之產生室之第1變形例之剖面圖。
【圖3C】第2活性物種產生單元所具有之產生室之第2變形例之剖面圖。
【圖3D】第2活性物種產生單元所具有之產生室之第3變形例之剖面圖。
【圖4】處理裝置之第1變形例之概略剖面圖。
【圖5】處理裝置之第2變形例之概略剖面圖。
1‧‧‧處理裝置
2‧‧‧處理氣體供給源
3‧‧‧活性物種產生部
4‧‧‧處理室
5‧‧‧載置台
6‧‧‧搬出/入口
7‧‧‧閘閥
8‧‧‧排氣口
9‧‧‧排氣機構
10‧‧‧排氣管
11‧‧‧活性物種供給孔
12‧‧‧第1活性物種產生單元
13‧‧‧第2活性物種產生單元
21‧‧‧氮氣供給機構
22‧‧‧氨氣供給機構
23‧‧‧氫氣供給機構
121‧‧‧第1產生室
122‧‧‧活性物種源供給孔
123a、123b‧‧‧高頻電極對
124‧‧‧絕緣膜
125‧‧‧第1高頻電源
126‧‧‧噴注孔
131‧‧‧第2產生室
132‧‧‧活性物種源供給孔
133‧‧‧高頻線圈
134‧‧‧第2高頻電源
W‧‧‧矽晶圓

Claims (16)

  1. 一種處理裝置，其具備： 第1活性物種產生單元，具有第1產生室，於該第1產生室利用無聲放電，從含活性物種源之第1氣體產生第1活性物種； 第2活性物種產生單元，設於該第1活性物種產生單元之下游，並具有第2產生室，於該第2產生室中，從該第1產生室供給該第1活性物種，且利用電感耦合電漿、電容耦合電漿及微波電漿中之至少其一方式，從含活性物種源之第2氣體產生第2活性物種；及 處理室，設於該第2活性物種產生單元之下游，使用從該第2產生室所供給之該第1、第2活性物種，對被處理體施加處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理裝置，其中， 該第2產生室之內部壓力設定為較該第1產生室之內部壓力為低。
  3. 如申請專利範圍第2項之處理裝置，其中，該第1產生室之內部壓力為常壓。
  4. 如申請專利範圍第2項之處理裝置，其中，該第2產生室之內部壓力設定為13.33Pa～1333Pa之範圍。
  5. 如申請專利範圍第2項之處理裝置，其中，利用該第1產生室之內部壓力與該第2產生室之內部壓力之壓力差，將該第1活性物種從該第1產生室送往該第2產生室。
  6. 如申請專利範圍第1項之處理裝置，其中，將濃度為1×1014 cm-3 等級之該第1活性物種，從該第1產生室供給至該第2產生室，同時於該第2產生室中，從該第2氣體產生該第2活性物種。
  7. 如申請專利範圍第1項之處理裝置，其中，該第1、第2氣體分別包含至少一種之含氮氣體以作為活性物種源。
  8. 如申請專利範圍第7項之處理裝置，其中，該第1氣體所包含之含氮氣體與該第2氣體所含之氮氣不同。
  9. 如申請專利範圍第8項之處理裝置，其中，該第1氣體所含之含氮氣體為氮氣，該第2氣體所含之含氮氣體包含氮氣與氫氣之混合氣體、或氮與氫之化合物氣體。
  10. 如申請專利範圍第9項之處理裝置，其中，該第2氣體包含氫氣。
  11. 如申請專利範圍第1項之處理裝置，其中，該第2產生室之形狀為圓筒型。
  12. 如申請專利範圍第11項之處理裝置，其中，該圓筒型於該第1產生室側之直徑較細，而於該處理室側之直徑較粗。
  13. 如申請專利範圍第12項之處理裝置，其中，該第1產生室側之直徑較細而於該處理室側之直徑較粗的圓筒型，包含：圓錐型、鐘型及喇叭型中之至少1個形狀；或以圓錐型、鐘型及喇叭型中之至少2個所組合成之形狀。
  14. 一種活性物種的產生方法，其包含下述步驟：　 利用無聲放電，從含活性物種源之第1氣體產生第1活性物種； 利用電感耦合電漿、電容耦合電漿及微波電漿中之至少其一方式，從含活性物種源之第2氣體產生第2活性物種；及 經由產生該第2活性物種之產生室，將該第1活性物種送往對被處理體施加處理之處理室。
  15. 如申請專利範圍第14項之活性物種的產生方法，其中， 令產生該第2活性物種之產生室之壓力，低於產生該第1活性物種之產生室之壓力。
  16. 如申請專利範圍第15項之活性物種的產生方法，其中， 將濃度為1×1014 cm-3 等級之該第1活性物種，從產生該第1活性物種之產生室供給至產生該第2活性物種之產生室，同時於產生該第2活性物種之產生室中，從該第2氣體產生該第2活性物種。
TW103143759A 2013-12-18 2014-12-16 處理裝置及活性物種的產生方法 TWI588899B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013261157A JP6247087B2 (ja) 2013-12-18 2013-12-18 処理装置および活性種の生成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201539577A TW201539577A (zh) 2015-10-16
TWI588899B true TWI588899B (zh) 2017-06-21

Family

ID=53367715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103143759A TWI588899B (zh) 2013-12-18 2014-12-16 處理裝置及活性物種的產生方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150167171A1 (zh)
JP (1) JP6247087B2 (zh)
KR (1) KR101871023B1 (zh)
TW (1) TWI588899B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110352474B (zh) * 2017-02-14 2023-03-17 东芝三菱电机产业系统株式会社 氮化膜成膜方法
US20190198301A1 (en) * 2017-12-27 2019-06-27 Mattson Technology, Inc. Plasma Processing Apparatus and Methods
KR102194604B1 (ko) * 2019-05-02 2020-12-24 주식회사 유진테크 배치식 기판처리장치
US10950428B1 (en) * 2019-08-30 2021-03-16 Mattson Technology, Inc. Method for processing a workpiece
KR20210042694A (ko) * 2019-10-10 2021-04-20 삼성전자주식회사 전자 빔 발생기, 이를 갖는 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200820336A (en) * 2006-10-27 2008-05-01 Psk Inc Apparatus for treating substrates using plasma, method for supplying plasma and method for treating substrates using plasma
TW201315295A (zh) * 2011-09-08 2013-04-01 Toshiba Mitsubishi Elec Inc 電漿產生裝置、ｃｖｄ裝置以及電漿處理粒子生成裝置
TW201330098A (zh) * 2011-09-07 2013-07-16 Lam Res Corp 雙腔室結構中之脈衝電漿腔室

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08279495A (ja) * 1995-02-07 1996-10-22 Seiko Epson Corp プラズマ処理装置及びその方法
US6053123A (en) * 1998-04-29 2000-04-25 Ball Semiconductor, Inc. Plasma-assisted metallic film deposition
JP3948857B2 (ja) * 1999-07-14 2007-07-25 株式会社荏原製作所 ビーム源
US20090084501A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Tokyo Electron Limited Processing system for producing a negative ion plasma
US7772544B2 (en) * 2007-10-09 2010-08-10 Tokyo Electron Limited Neutral beam source and method for plasma heating
US9520275B2 (en) 2008-03-21 2016-12-13 Tokyo Electron Limited Mono-energetic neutral beam activated chemical processing system and method of using
JP5891341B2 (ja) * 2009-01-13 2016-03-23 ヘルスセンシング株式会社 プラズマ生成装置及び方法
JP2010225792A (ja) * 2009-03-23 2010-10-07 Fujifilm Corp 成膜装置及び成膜方法
US8741788B2 (en) * 2009-08-06 2014-06-03 Applied Materials, Inc. Formation of silicon oxide using non-carbon flowable CVD processes
US7935643B2 (en) * 2009-08-06 2011-05-03 Applied Materials, Inc. Stress management for tensile films
JP5328685B2 (ja) * 2010-01-28 2013-10-30 三菱電機株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200820336A (en) * 2006-10-27 2008-05-01 Psk Inc Apparatus for treating substrates using plasma, method for supplying plasma and method for treating substrates using plasma
TW201330098A (zh) * 2011-09-07 2013-07-16 Lam Res Corp 雙腔室結構中之脈衝電漿腔室
TW201315295A (zh) * 2011-09-08 2013-04-01 Toshiba Mitsubishi Elec Inc 電漿產生裝置、ｃｖｄ裝置以及電漿處理粒子生成裝置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015119025A (ja) 2015-06-25
JP6247087B2 (ja) 2017-12-13
KR101871023B1 (ko) 2018-06-25
TW201539577A (zh) 2015-10-16
KR20150071659A (ko) 2015-06-26
US20150167171A1 (en) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI588899B (zh) 處理裝置及活性物種的產生方法
US9012336B2 (en) Method for conformal treatment of dielectric films using inductively coupled plasma
CN112135925A (zh) 成膜装置和成膜方法
TWI609986B (zh) 成膜方法、記憶媒體及成膜裝置
US10643841B2 (en) Surface modification to improve amorphous silicon gapfill
JP2021520630A (ja) Ｈ２プラズマを用いた流動性膜の硬化
JP4545107B2 (ja) 膜質の安定な低誘電率膜の形成方法
KR20100132931A (ko) 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
CN104882361B (zh) 氮化膜的制作方法及氮化膜的压缩应力控制方法
TWI668740B (zh) 氮化膜成膜方法
JP4955293B2 (ja) 有機電界発光素子の製造方法
KR20190130044A (ko) 원격 질소 라디칼 소스에 의해 가능하게 되는 높은 증착률의 고품질 실리콘 질화물
US8426288B2 (en) Method for improving capacitance uniformity in a MIM device
KR20220012474A (ko) 박막 증착 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR20210075266A (ko) 박막 증착 방법
KR102418092B1 (ko) 실리콘 질화막의 제조 방법 및 실리콘 질화막
KR20150035247A (ko) 샤워헤드
KR102683066B1 (ko) 반도체 소자의 제조 방법
KR102118405B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
JPH07235530A (ja) 絶縁膜の形成方法
KR20220149984A (ko) 기판처리방법
KR20160061129A (ko) 적층막 제조방법