JP2009049316A - Method of manufacturing semiconductor device, and substrate treating apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a thin film with stable and good controllability. <P>SOLUTION: A film forming apparatus 40 comprises: a treatment chamber 41 in which a wafer 2 is treated; material gas feed pipes 56A and 56D for feeding material gases into the treatment chamber 41; and an ozone gas feed pipe 59B for feeding an ozone gas into the treatment chamber 41. The ozone gas is fed into the treatment chamber 41 so as to form a silicon oxide film on a surface of the wafer 2, and then material gas feeding and ozone gas feeding are continuously repeated more than once so as to form a high-dielectric-constant film on the silicon oxide film. Since the silicon oxide film, which is formed as an interface layer, and the hafnium silicate film can be formed sequentially in the single treatment chamber, the hafnium silicate film having the ultrathin silicon oxide film as the interface layer is formed efficiently. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関する。
詳しくは、半導体集積回路装置(以下、ICという。)の製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に薄膜を形成する技術に関する。
The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing apparatus.
Specifically, the present invention relates to a technique for forming a thin film on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) in which an integrated circuit including a semiconductor element is manufactured in a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC).

ICの製造方法において用いられる薄膜形成方法には、 スパッタリングのような物理気相成長法(以下、PVDという。)と、化学反応を利用した化学気相成長法(以下、CVDという。)と、がある。
一般的に、CVDは温度に対して敏感な依存性をもち、 ステップカバレジや初期成膜特性をはじめ成膜速度が異なる性質を有する。
CVDはPVDに比べステップカバレジに優れる等の膜特性の効果に加え、 原料(ターゲット) 交換のために反応室を大気開放する必要がない等の生産性の効果を得ることができる点から量産に適している。
Thin film formation methods used in IC manufacturing methods include physical vapor deposition methods (hereinafter referred to as PVD) such as sputtering, chemical vapor deposition methods utilizing chemical reactions (hereinafter referred to as CVD), and the like. There is.
In general, CVD has a sensitive dependence on temperature, and has different properties such as step coverage and initial film formation characteristics.
In addition to the effect of film characteristics such as superior step coverage compared to PVD, CVD is effective for mass production because it does not require the reaction chamber to be opened to the atmosphere for replacing raw materials (targets). Is suitable.

ハフニウムシリケート膜の有機原料を用いたCVD(MOCVD)の原料としては、 例えば、 Hf[OC(CH3 3 4 (テトラキスターシャリ−ブトラキシ−ハフニウム、以下、Hf−OtBuと略す。)、Hf[OC(CH3 2 CH2 OCH3 4 (テトラキス(1−メトキシ−2−メチル−2−プロポキシ)ハフニウム、以下、Hf−MMPと略す。)、Si[OC(CH3 2 CH2 OCH3 4 (テトラキス(1−メトキシ−2−メチル−2−プロポキシ)シラン、以下、Si−MMPと略す。)、Si(OC25 )4 (テトラ エトキシ シラン、以下、TEOSと略す。)等、様々な化学物質が組み合わされて利用されている。
このような材料の多くは常温常圧において液体であったり固体であったりする。
そのため、殆どの原料は加熱して蒸気圧を高めて気体に変換して利用される。
As a raw material of CVD (MOCVD) using an organic raw material of a hafnium silicate film, for example, Hf [OC (CH 3 ) 3 ] 4 (tetraxistary-butroxy-hafnium, hereinafter abbreviated as Hf-OtBu), Hf [OC (CH 3 ) 2 CH 2 OCH 3 ] 4 (tetrakis (1-methoxy-2-methyl-2-propoxy) hafnium, hereinafter abbreviated as Hf-MMP), Si [OC (CH 3 ) 2 CH 2 OCH 3 ] 4 (tetrakis (1-methoxy-2-methyl-2-propoxy) silane, hereinafter abbreviated as Si-MMP), Si (OC 2 H 5) 4 (tetraethoxy silane, hereinafter abbreviated as TEOS ) . ) Etc. are used in combination.
Many of such materials are liquid or solid at normal temperature and pressure.
Therefore, most raw materials are heated to increase the vapor pressure and converted to gas.

ハフニウムシリケート膜の有機原料を用いたCVD(MOCVD)の原料としてHf−MMPとSi−MMPとを用いた薄膜形成方法は、特許文献1で知られている。
WO2005/071723号パンフレット
A thin film forming method using Hf-MMP and Si-MMP as a raw material of CVD (MOCVD) using an organic raw material of a hafnium silicate film is known from Patent Document 1.
WO2005 / 071723 pamphlet

ハフニウムシリケート膜をシリコンウエハ(下地)の上に形成する際に、 トランジスタの特性を最大限に引き出すためには、界面層に酸化シリコン膜を形成するのが有効であることが、究明されている。
そこで、ハフニウムシリケート膜とシリコンウエハとの界面に極薄い酸化シリコン膜を形成する方法として、様々な薄膜形成方法が提案されている。
しかし、安定で制御し易い薄膜形成方法は確立されていない。
When forming a hafnium silicate film on a silicon wafer (underlying), it has been investigated that it is effective to form a silicon oxide film in the interface layer in order to maximize the characteristics of the transistor. .
Therefore, various thin film forming methods have been proposed as a method of forming an extremely thin silicon oxide film at the interface between the hafnium silicate film and the silicon wafer.
However, a stable and easy-to-control thin film forming method has not been established.

本発明の目的は、安定かつ良好な制御性をもって薄膜を形成することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing apparatus capable of forming a thin film with stable and good controllability.

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内にオゾンガスを供給して基板表面に酸化膜を形成するステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給するステップと、前記処理室内にオゾンガスを供給するステップと、を連続して複数回繰り返すことで前記酸化膜上に金属酸化膜を形成するステップと、
前記金属酸化膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(2)基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する供給口と、
前記処理室内にオゾンガスを供給する供給口と、
前記処理室内にオゾンガスを供給して基板表面に酸化膜を形成し、その後、原料ガスの供給とオゾンガスの供給とを連続して複数回繰り返すことで前記酸化膜上に金属酸化膜を形成するように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
Typical means for solving the above-described problems are as follows.
(1) carrying a substrate into the processing chamber;
Supplying ozone gas into the processing chamber to form an oxide film on the substrate surface;
Supplying a source gas into the processing chamber; and supplying an ozone gas into the processing chamber; and repeatedly forming a metal oxide film on the oxide film by repeating a plurality of times;
Unloading the substrate after the formation of the metal oxide film from the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(2) a processing chamber for processing a substrate;
A supply port for supplying a source gas into the processing chamber;
A supply port for supplying ozone gas into the processing chamber;
An ozone gas is supplied into the processing chamber to form an oxide film on the substrate surface, and then a metal oxide film is formed on the oxide film by successively repeating the supply of the source gas and the supply of the ozone gas a plurality of times. A controller to control
A substrate processing apparatus comprising:

前記(1)(2)の手段によれば、一つの処理室内で連続して界面層としての酸化膜と金属酸化膜を形成することができるので、効率的に極薄い酸化膜を界面にもつ金属酸化膜を形成することができる。   According to the means (1) and (2), an oxide film and a metal oxide film as an interface layer can be continuously formed in one processing chamber, so that an extremely thin oxide film is efficiently provided at the interface. A metal oxide film can be formed.

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施の形態であるICの製造方法におけるMOSFETのゲートスタック形成工程を示すフローチャートである。
図2以降は本発明の一実施の形態に係る基板処理装置を示している。
まず、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置について説明する。
FIG. 1 is a flowchart showing a MOSFET gate stack forming step in an IC manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 and subsequent figures show a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
First, a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、構造的には図2に示されているようにクラスタ装置として構成されており、機能的には、MOSFETのゲートスタック形成工程に使用されるように構成されている。
なお、本実施の形態に係るクラスタ装置においては、ウエハ2を搬送するためのウエハ搬送用キャリア(基板収納容器)としては、FOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという。)1が使用されている。
In the present embodiment, the substrate processing apparatus according to the present invention is structurally configured as a cluster apparatus as shown in FIG. 2, and is functionally used for the MOSFET gate stack forming process. It is comprised so that.
In the cluster apparatus according to the present embodiment, a FOUP (front opening unified pod, hereinafter referred to as a pod) 1 is used as a wafer transfer carrier (substrate storage container) for transferring the wafer 2. Yes.

図2に示されているように、クラスタ装置10は大気圧未満の圧力(負圧)に耐える構造に構成された搬送室としての第一ウエハ移載室(以下、負圧移載室という。)11を備えており、負圧移載室11の筐体(以下、負圧移載室筐体という。)12は、平面視が七角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
負圧移載室11の中央部には負圧下においてウエハ2を移載する搬送装置としてのウエハ移載装置(以下、負圧移載装置という。)13が設置されており、負圧移載装置13はスカラ形ロボット(selective compliance assembly robot arm SCARA)によって構成されている。
As shown in FIG. 2, the cluster apparatus 10 is referred to as a first wafer transfer chamber (hereinafter referred to as a negative pressure transfer chamber) as a transfer chamber configured to withstand a pressure (negative pressure) less than atmospheric pressure. ) 11 and the housing (hereinafter referred to as negative pressure transfer chamber housing) 12 of the negative pressure transfer chamber 11 is formed in a box shape with a heptagonal shape in plan view and closed at both upper and lower ends. .
A wafer transfer device (hereinafter referred to as a negative pressure transfer device) 13 as a transfer device for transferring the wafer 2 under a negative pressure is installed at the center of the negative pressure transfer chamber 11. The apparatus 13 is constituted by a SCARA robot (selective compliance assembly robot arm SCARA).

負圧移載室筐体12の7枚の側壁のうち長い側壁には、搬入用予備室(以下、搬入室という。)14と搬出用予備室(以下、搬出室という。)15とがそれぞれ隣接して連結されている。
搬入室14の筐体と搬出室15の筐体とはそれぞれ平面視が略菱形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。
Of the seven side walls of the negative pressure transfer chamber housing 12, a long side wall includes a carry-in spare chamber (hereinafter referred to as a carry-in chamber) 14 and a carry-out spare chamber (hereinafter referred to as a carry-out chamber) 15. Adjacent to each other.
Each of the housing of the carry-in chamber 14 and the housing of the carry-out chamber 15 is formed in a box shape with a substantially rhombus in plan view and closed at both upper and lower ends, and has a load lock chamber structure that can withstand negative pressure. .

搬入室14および搬出室15の負圧移載室11と反対側には、大気圧以上の圧力(以下、正圧という。)を維持可能な構造に構成された第二ウエハ移載室(以下、正圧移載室という。)16が隣接して連結されており、正圧移載室16の筐体は平面視が横長の長方形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
搬入室14と正圧移載室16との境にはゲートバルブ17Aが設置されており、搬入室14と負圧移載室11との間にはゲートバルブ17Bが設置されている。
搬出室15と正圧移載室16との境にはゲートバルブ18Aが設置されており、搬出室15と負圧移載室11との間にはゲートバルブ18Bが設置されている。
正圧移載室16には正圧下でウエハ2を移載する第二ウエハ移載装置(以下、正圧移載装置という。)19が設置されており、正圧移載装置19はスカラ形ロボットによって構成されている。
正圧移載装置19は正圧移載室16に設置されたエレベータによって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータによって左右方向に往復移動されるように構成されている。
正圧移載室16の左側端部にはノッチ合わせ装置20が設置されている。
On the opposite side of the loading chamber 14 and the unloading chamber 15 from the negative pressure transfer chamber 11, a second wafer transfer chamber (hereinafter referred to as “positive pressure”) having a structure capable of maintaining a pressure higher than atmospheric pressure (hereinafter referred to as “positive pressure”). The positive pressure transfer chamber 16 is connected in an adjacent manner, and the casing of the positive pressure transfer chamber 16 is formed in a box shape in which the upper and lower ends are closed in a horizontally long rectangle in plan view.
A gate valve 17A is installed at the boundary between the carry-in chamber 14 and the positive pressure transfer chamber 16, and a gate valve 17B is installed between the carry-in chamber 14 and the negative pressure transfer chamber 11.
A gate valve 18 </ b> A is installed at the boundary between the carry-out chamber 15 and the positive pressure transfer chamber 16, and a gate valve 18 </ b> B is installed between the carry-out chamber 15 and the negative pressure transfer chamber 11.
The positive pressure transfer chamber 16 is provided with a second wafer transfer device (hereinafter referred to as a positive pressure transfer device) 19 for transferring the wafer 2 under positive pressure. The positive pressure transfer device 19 is a scalar type. Consists of robots.
The positive pressure transfer device 19 is configured to be moved up and down by an elevator installed in the positive pressure transfer chamber 16, and is configured to be reciprocated in the left-right direction by a linear actuator.
A notch aligning device 20 is installed at the left end of the positive pressure transfer chamber 16.

正圧移載室16の正面壁には三つのウエハ搬入搬出口21、22、23が、隣合わせに並べられて開設されており、これらのウエハ搬入搬出口21、22、23はウエハ2を正圧移載室16に対して搬入搬出し得るように設定されている。
これらのウエハ搬入搬出口21、22、23にはポッドオープナ24がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ24はポッド1を載置する載置台25と、載置台25に載置されたポッド1のキャップを着脱するキャップ着脱機構26とを備えており、載置台25に載置されたポッド1のキャップをキャップ着脱機構26によって着脱することにより、ポッド1のウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。
ポッドオープナ24の載置台25に対してはポッド1が、図示しない工程内搬送装置(RGV)によって供給および排出されるようになっている。
Three wafer loading / unloading outlets 21, 22, and 23 are opened next to each other on the front wall of the positive pressure transfer chamber 16, and these wafer loading / unloading holes 21, 22, and 23 are used to positively move the wafer 2 forward. It is set so that it can be carried into and out of the pressure transfer chamber 16.
Pod openers 24 are installed at the wafer loading / unloading exits 21, 22, and 23, respectively.
The pod opener 24 includes a mounting table 25 for mounting the pod 1 and a cap attaching / detaching mechanism 26 for mounting and removing the cap of the pod 1 mounted on the mounting table 25, and the pod 1 mounted on the mounting table 25. By attaching / detaching the cap by the cap attaching / detaching mechanism 26, the wafer loading / unloading opening of the pod 1 is opened and closed.
The pod 1 is supplied to and discharged from the mounting table 25 of the pod opener 24 by an in-process transfer device (RGV) (not shown).

図2に示されているように、負圧移載室筐体12の7枚の側壁のうち正圧移載室16と反対側に位置する3枚の側壁には、第一処理ユニット31と第二処理ユニット32と第三処理ユニット33とがそれぞれ隣接して連結されている。
第一処理ユニット31と負圧移載室11との間にはゲートバルブ44(図3参照)が設置されている。
第二処理ユニット32と負圧移載室11との間にはゲートバルブ82(図4参照)が設置されている。
第三処理ユニット33と負圧移載室11との間にはゲートバルブ118(図5参照)が設置されている。
また、負圧移載室筐体12における7枚の側壁のうちの他の2枚の側壁には、第一クーリングユニット35と、第二クーリングユニット36とがそれぞれ連結されており、第一クーリングユニット35および第二クーリングユニット36はいずれも処理済みのウエハ2を冷却するように構成されている。
As shown in FIG. 2, among the seven side walls of the negative pressure transfer chamber housing 12, three side walls located on the side opposite to the positive pressure transfer chamber 16 are provided with the first processing unit 31. The second processing unit 32 and the third processing unit 33 are connected adjacently.
A gate valve 44 (see FIG. 3) is installed between the first processing unit 31 and the negative pressure transfer chamber 11.
A gate valve 82 (see FIG. 4) is installed between the second processing unit 32 and the negative pressure transfer chamber 11.
A gate valve 118 (see FIG. 5) is installed between the third processing unit 33 and the negative pressure transfer chamber 11.
Further, the other two side walls of the seven side walls in the negative pressure transfer chamber housing 12 are connected to the first cooling unit 35 and the second cooling unit 36, respectively. The unit 35 and the second cooling unit 36 are both configured to cool the processed wafer 2.

クラスタ装置10は後述するシーケンスフローを統括的に制御するためのコントローラ37を備えている。   The cluster apparatus 10 includes a controller 37 for comprehensively controlling a sequence flow to be described later.

次に、前記構成に係るクラスタ装置10を使用して、図1に示されたゲートスタック形成工程を実施する場合について説明する。   Next, a case where the gate stack forming process shown in FIG. 1 is performed using the cluster apparatus 10 having the above-described configuration will be described.

図1に示されたウエハ投入ステップにおいては、クラスタ装置10の載置台25に供給されたポッド1のキャップが、キャップ着脱機構26によって取り外され、ポッド1のウエハ出し入れ口が開放される。
ポッド1が開放されると、正圧移載室16に設置された正圧移載装置19はウエハ搬入搬出口を通してポッド1からウエハ2を一枚ずつピックアップし、搬入室14に投入し、ウエハ2を搬入室用仮置き台に移載して行く。
この移載作業中には、搬入室14の正圧移載室16側はゲートバルブ17Aによって開かれており、また、搬入室14の負圧移載室11側はゲートバルブ17Bによって閉じられており、負圧移載室11内の圧力は、例えば、100Paに維持されている。
In the wafer loading step shown in FIG. 1, the cap of the pod 1 supplied to the mounting table 25 of the cluster apparatus 10 is removed by the cap attaching / detaching mechanism 26, and the wafer loading / unloading port of the pod 1 is opened.
When the pod 1 is opened, the positive pressure transfer device 19 installed in the positive pressure transfer chamber 16 picks up the wafers 2 one by one from the pod 1 through the wafer carry-in / out port, and puts them into the carry-in chamber 14. 2 is transferred to the temporary storage table for the loading room.
During this transfer operation, the positive pressure transfer chamber 16 side of the carry-in chamber 14 is opened by the gate valve 17A, and the negative pressure transfer chamber 11 side of the carry-in chamber 14 is closed by the gate valve 17B. The pressure in the negative pressure transfer chamber 11 is maintained at 100 Pa, for example.

図1に示されたウエハローディングステップにおいては、搬入室14の正圧移載室16側がゲートバルブ17Aによって閉じられ、搬入室14が排気装置(図示せず)によって負圧に排気される。
搬入室14内が予め設定された圧力値に減圧されると、搬入室14の負圧移載室11側がゲートバルブ17Bによって開かれる。
次に、負圧移載室11の負圧移載装置13は搬入室用仮置き台からウエハ2を一枚ずつピックアップして負圧移載室11に搬入する。
その後、搬入室14の負圧移載室11側がゲートバルブ17Bによって閉じられる。
続いて、第一処理ユニット31のゲートバルブ44が開かれ、負圧移載装置13はウエハ2を、図1に示された界面層形成ステップおよび高誘電率膜形成ステップを実施する第一処理ユニット31に搬送して、第一処理ユニット31の処理室へ搬入(ウエハローディング)する。
なお、ウエハの第一処理ユニット31への搬入に際しては、搬入室14および負圧移載室11が真空排気されることによって内部の酸素や水分が予め除去されているため、外部の酸素や水分がウエハの第一処理ユニット31への搬入に伴って第一処理ユニット31の処理室に侵入することは確実に防止される。
In the wafer loading step shown in FIG. 1, the positive pressure transfer chamber 16 side of the carry-in chamber 14 is closed by the gate valve 17A, and the carry-in chamber 14 is evacuated to a negative pressure by an exhaust device (not shown).
When the inside of the carry-in chamber 14 is depressurized to a preset pressure value, the negative pressure transfer chamber 11 side of the carry-in chamber 14 is opened by the gate valve 17B.
Next, the negative pressure transfer device 13 in the negative pressure transfer chamber 11 picks up the wafers 2 one by one from the temporary placement table for the carry-in chamber and loads them into the negative pressure transfer chamber 11.
Thereafter, the negative pressure transfer chamber 11 side of the carry-in chamber 14 is closed by the gate valve 17B.
Subsequently, the gate valve 44 of the first processing unit 31 is opened, and the negative pressure transfer device 13 performs the first processing for performing the interface layer forming step and the high dielectric constant film forming step shown in FIG. The wafer is transferred to the unit 31 and loaded into the processing chamber of the first processing unit 31 (wafer loading).
Note that when the wafer is loaded into the first processing unit 31, the loading chamber 14 and the negative pressure transfer chamber 11 are evacuated to remove internal oxygen and moisture in advance. Is reliably prevented from entering the processing chamber of the first processing unit 31 when the wafer is carried into the first processing unit 31.

本実施の形態においては、第一処理ユニット31は、構造的には図3に示されているように、枚葉式ウォームウオール形基板処理装置として構成されており、機能的にはALD(Atomic Layer Deposition )装置またはサイクリックCVD装置(以下、成膜装置という。)40として構成されている。
図3に示されているように、成膜装置40は処理室41を形成する筐体42を備えており、筐体42には処理室41の壁面を加熱するためのヒータ(図示せず)が内蔵されている。
筐体42の負圧移載室11との境にはウエハ搬入搬出口43が開設されており、ウエハ搬入搬出口43はゲートバルブ44によって開閉されるように構成されている。
In the present embodiment, the first processing unit 31 is structurally configured as a single-wafer type warm wall type substrate processing apparatus as shown in FIG. 3, and functionally ALD (Atomic). A layer deposition apparatus or a cyclic CVD apparatus (hereinafter referred to as a film forming apparatus) 40 is constructed.
As shown in FIG. 3, the film forming apparatus 40 includes a casing 42 that forms a processing chamber 41, and the casing 42 includes a heater (not shown) for heating the wall surface of the processing chamber 41. Is built-in.
A wafer loading / unloading port 43 is opened at the boundary between the housing 42 and the negative pressure transfer chamber 11, and the wafer loading / unloading port 43 is configured to be opened and closed by a gate valve 44.

図3に示されているように、筐体42により形成される処理室41内には、ウエハ2を支持する支持台45が設けられている。支持台45の上部にはウエハ2を支持する支持板としてのサセプタ46が設けられている。
支持台45の内部には加熱機構(加熱手段)としてのヒータ47が設けられている。ヒータ47はサセプタ46上に載置されるウエハ2を加熱する。
ヒータ47はウエハ2の温度が所定の温度となるように温度制御部(温度制御手段)としての温度コントローラ48により制御される。
As shown in FIG. 3, a support base 45 that supports the wafer 2 is provided in the processing chamber 41 formed by the casing 42. A susceptor 46 as a support plate for supporting the wafer 2 is provided on the upper portion of the support base 45.
A heater 47 as a heating mechanism (heating means) is provided inside the support base 45. The heater 47 heats the wafer 2 placed on the susceptor 46.
The heater 47 is controlled by a temperature controller 48 as a temperature control unit (temperature control means) so that the temperature of the wafer 2 becomes a predetermined temperature.

処理室41の外部には回転機構(回転手段)49が設けられている。回転機構49は処理室41内の支持台45を回転させてサセプタ46上のウエハ2を回転させる。
処理室41の外部には昇降機構(昇降手段)50が設けられている。昇降機構50は支持台45を処理室41内において昇降させる。
A rotation mechanism (rotation means) 49 is provided outside the processing chamber 41. The rotation mechanism 49 rotates the support base 45 in the processing chamber 41 to rotate the wafer 2 on the susceptor 46.
An elevating mechanism (elevating means) 50 is provided outside the processing chamber 41. The elevating mechanism 50 moves the support base 45 up and down in the processing chamber 41.

処理室41の上部にはガスをシャワー状に噴出するシャワーヘッド51が設けられており、シャワーヘッド51はサセプタ46と対向するように設けられている。
シャワーヘッド51は分散板51aとシャワー板51bとを有する。分散板51aは多数個のガス噴出口51fを有し、内部に供給されたガスを分散させる。シャワー板51bは多数個のガス噴出口51eを有し、分散板51a により分散されたガスを処理室41内へシャワー状に噴出させる。
シャワーヘッド51の天井部と分散板51a との間には、第一バッファ空間51cが設けられており、分散板51a とシャワー板51bとの間には第二バッファ空間51dが設けられている。
A shower head 51 that ejects gas in a shower shape is provided in the upper part of the processing chamber 41, and the shower head 51 is provided to face the susceptor 46.
The shower head 51 includes a dispersion plate 51a and a shower plate 51b. The dispersion plate 51a has a large number of gas ejection ports 51f and disperses the gas supplied to the inside. The shower plate 51b has a large number of gas ejection ports 51e and ejects the gas dispersed by the dispersion plate 51a into the processing chamber 41 in a shower shape.
A first buffer space 51c is provided between the ceiling of the shower head 51 and the dispersion plate 51a, and a second buffer space 51d is provided between the dispersion plate 51a and the shower plate 51b.

処理室41の外部には、液体原料である第一原料を供給する第一原料供給源52Aと、液体原料である第二原料を供給する第二原料供給源52Dとが設けられている。
第一原料供給源52Aには第一液体原料供給管53Aが接続されており、第二原料供給源52Dには第二液体原料供給管53Dが接続されている。
第一液体原料供給管53Aおよび第二液体原料供給管53Dはそれぞれ、原料の液体供給流量を制御する流量制御装置(流量制御手段)としての液体流量コントローラ(液体マスフローコントローラ)54A、54Dを介して、原料を気化する気化器55A、55Dに接続されている。
気化器55A、55Dには第一原料ガス供給管56A、第二原料ガス供給管56Dがそれぞれ接続されており、第一原料ガス供給管56A、第二原料ガス供給管56Dはバルブ57A、57Dを介してシャワーヘッド51にそれぞれ接続されている。
Outside the processing chamber 41, a first raw material supply source 52A that supplies a first raw material that is a liquid raw material and a second raw material supply source 52D that supplies a second raw material that is a liquid raw material are provided.
A first liquid source supply pipe 53A is connected to the first source supply source 52A, and a second liquid source supply pipe 53D is connected to the second source supply source 52D.
The first liquid source supply pipe 53A and the second liquid source supply pipe 53D are respectively connected via liquid flow rate controllers (liquid mass flow controllers) 54A and 54D as flow rate control devices (flow rate control means) for controlling the liquid supply flow rate of the source material. The vaporizers 55A and 55D for vaporizing the raw material are connected.
A first source gas supply pipe 56A and a second source gas supply pipe 56D are connected to the vaporizers 55A and 55D, respectively. The first source gas supply pipe 56A and the second source gas supply pipe 56D are connected to valves 57A and 57D, respectively. To the shower head 51.

また、処理室41の外部には不活性ガス供給源52Cが設けられており、不活性ガス供給源52Cは非反応性ガスとしての不活性ガスを供給する。
不活性ガス供給源52Cには不活性ガス供給管53Cが接続されており、不活性ガス供給管53Cの途中には不活性ガスの供給流量を制御する流量制御装置(流量制御手段)としてのガス流量コントローラ(マスフローコントローラ)54Cが設けられている。
不活性ガス供給管53Cはガス流量コントローラ54Cよりも下流側で二つの供給管に分岐している。分岐した一方の供給管はバルブ57Cを介して第一原料ガス供給管56Aに接続され、分岐した他方の供給管はバルブ57Eを介して第二原料ガス供給管56Dに接続されている。
不活性ガスとしては、例えば、Ar、He、N2 を用いる。
In addition, an inert gas supply source 52C is provided outside the processing chamber 41, and the inert gas supply source 52C supplies an inert gas as a non-reactive gas.
An inert gas supply pipe 53C is connected to the inert gas supply source 52C, and a gas as a flow rate control device (flow rate control means) for controlling the supply flow rate of the inert gas is provided in the middle of the inert gas supply pipe 53C. A flow rate controller (mass flow controller) 54C is provided.
The inert gas supply pipe 53C is branched into two supply pipes downstream of the gas flow rate controller 54C. One branched supply pipe is connected to the first source gas supply pipe 56A via a valve 57C, and the other branched supply pipe is connected to the second source gas supply pipe 56D via a valve 57E.
For example, Ar, He, or N 2 is used as the inert gas.

第一原料ガス供給管56Aでは、気化器55Aにて第一原料を気化して得た第一原料ガスと、不活性ガス供給管53Cからの不活性ガスとが混合される。
第二原料ガス供給管56Dでは、気化器55Dにて第二原料を気化して得た第二原料ガスと、不活性ガス供給管53Cからの不活性ガスとが混合される。
混合されたガスは第一原料ガス供給管56Aおよび第二原料ガス供給管56Dからシャワーヘッド51の第一バッファ空間51cにそれぞれ供給される。
第一原料ガス供給管56A、第二原料ガス供給管56D、不活性ガス供給管53Cにそれぞれ設けられたバルブ57A、57D、57C、57Eは開閉することにより、それぞれのガスの供給を制御する。
In the first raw material gas supply pipe 56A, the first raw material gas obtained by vaporizing the first raw material in the vaporizer 55A and the inert gas from the inert gas supply pipe 53C are mixed.
In the second raw material gas supply pipe 56D, the second raw material gas obtained by vaporizing the second raw material in the vaporizer 55D and the inert gas from the inert gas supply pipe 53C are mixed.
The mixed gas is supplied from the first source gas supply pipe 56A and the second source gas supply pipe 56D to the first buffer space 51c of the shower head 51, respectively.
Valves 57A, 57D, 57C, and 57E provided in the first source gas supply pipe 56A, the second source gas supply pipe 56D, and the inert gas supply pipe 53C are opened and closed to control the supply of the respective gases.

処理室41の外部にはオゾナイザ58が設けられており、オゾナイザ58は酸素ガス(O2 )からオゾンガス(O3 )を生成する。
オゾナイザ58の上流側には酸素ガス供給管53Bが設けられており、酸素ガス供給管53Bには酸素ガス供給源52Bが接続されている。酸素ガス供給源52Bは酸素ガスをオゾナイザ58に酸素ガス供給管53Bを介して供給する。
酸素ガス供給管53Bには酸素ガスの供給流量を制御するガス流量コントローラ54Bとバルブ57Bとが設けられている。バルブ57Bは開閉することにより、酸素ガスの供給を制御する。
オゾナイザ58の下流側にはオゾンガス供給管59Bが設けられており、オゾンガス供給管59Bはバルブ60Bを介してシャワーヘッド51に接続されている。
オゾンガス供給管59Bはオゾナイザ58によって生成されたオゾンガスをシャワーヘッド51の第一バッファ空間51cに供給する。バルブ60Bは開閉することにより、オゾンガスの供給を制御する。
An ozonizer 58 is provided outside the processing chamber 41, and the ozonizer 58 generates ozone gas (O 3 ) from oxygen gas (O 2 ).
An oxygen gas supply pipe 53B is provided on the upstream side of the ozonizer 58, and an oxygen gas supply source 52B is connected to the oxygen gas supply pipe 53B. The oxygen gas supply source 52B supplies oxygen gas to the ozonizer 58 through the oxygen gas supply pipe 53B.
The oxygen gas supply pipe 53B is provided with a gas flow rate controller 54B and a valve 57B for controlling the supply flow rate of oxygen gas. The valve 57B is opened and closed to control the supply of oxygen gas.
An ozone gas supply pipe 59B is provided on the downstream side of the ozonizer 58, and the ozone gas supply pipe 59B is connected to the shower head 51 via a valve 60B.
The ozone gas supply pipe 59 </ b> B supplies the ozone gas generated by the ozonizer 58 to the first buffer space 51 c of the shower head 51. The valve 60B opens and closes to control the supply of ozone gas.

筐体42の下部側壁には排気口61が設けられており、排気口61には排気管62の一端が接続されている。排気管62の他端は排気装置(排気手段)としての真空ポンプ63および除害装置(図示せず)に接続されている。排気口61および排気管62で排気系が構成されている。
排気管62には圧力制御部(圧力制御手段)としての圧力コントローラ64と、原料回収トラップ65とが設けられている。圧力コントローラ64は処理室41内の圧力を制御する。原料回収トラップ65は原料を回収する。
An exhaust port 61 is provided in the lower side wall of the housing 42, and one end of an exhaust pipe 62 is connected to the exhaust port 61. The other end of the exhaust pipe 62 is connected to a vacuum pump 63 as an exhaust device (exhaust means) and an abatement device (not shown). An exhaust system is constituted by the exhaust port 61 and the exhaust pipe 62.
The exhaust pipe 62 is provided with a pressure controller 64 as a pressure control unit (pressure control means) and a raw material recovery trap 65. The pressure controller 64 controls the pressure in the processing chamber 41. The raw material recovery trap 65 recovers the raw material.

第一原料ガス供給管56Aと第二原料ガス供給管56Dとオゾンガス供給管59Bとには、原料回収トラップ65に接続された第一原料ガスバイパス管(ベント管)66Aと、第二原料ガスバイパス管(ベント管)66Cと、オゾンガスバイパス管(ベント管)66Bとがそれぞれ設けられている。バイパス管66A、66C、66Bには、バルブ67A、67C、67Bがそれぞれ設けられている。   The first source gas supply pipe 56A, the second source gas supply pipe 56D, and the ozone gas supply pipe 59B include a first source gas bypass pipe (vent pipe) 66A connected to the source recovery trap 65, and a second source gas bypass. A pipe (vent pipe) 66C and an ozone gas bypass pipe (vent pipe) 66B are provided. Valves 67A, 67C, and 67B are provided in the bypass pipes 66A, 66C, and 66B, respectively.

処理室41内の支持台45上には整流板としてのプレート68が設けられており、プレート68はシャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを介して供給されたガスの流れを調整する。プレート68は円環(リング)形状であり、ウエハ2の周囲に位置する。
シャワーヘッド51を介してウエハ2に供給されたガスはウエハ2の径方向外方に向かって流れ、プレート68上を通り、プレート68と筐体42の側壁(内壁)との間を通り、排気口61より排気される。
なお、ウエハ2の外周縁部のように、ウエハ2に膜を形成したくない箇所がある場合は、プレート68の内径をウエハ2の外形より小さくして、ウエハ2の外周部を覆うようにしてもよい。
この場合は、ウエハ2の搬送を可能とするために、プレート68を処理室41内のウエハ2の処理位置に固定したり、プレート68を昇降させる機構を設ける。
A plate 68 as a rectifying plate is provided on the support base 45 in the processing chamber 41. The plate 68 includes a first buffer space 51c, a dispersion plate 51a, a second buffer space 51d, and a shower plate 51b of the shower head 51. The flow of gas supplied through the The plate 68 has a ring shape and is located around the wafer 2.
The gas supplied to the wafer 2 via the shower head 51 flows radially outward of the wafer 2, passes over the plate 68, passes between the plate 68 and the side wall (inner wall) of the housing 42, and exhausts. The air is exhausted from the port 61.
If there is a portion where a film is not to be formed on the wafer 2, such as the outer peripheral edge of the wafer 2, the inner diameter of the plate 68 is made smaller than the outer diameter of the wafer 2 so as to cover the outer periphery of the wafer 2. May be.
In this case, in order to enable the transfer of the wafer 2, a mechanism for fixing the plate 68 at the processing position of the wafer 2 in the processing chamber 41 and for moving the plate 68 up and down is provided.

バルブ57A〜67C、流量コントローラ54A〜54D、温度コントローラ48、圧力コントローラ64、気化器55A、55D、オゾナイザ58、回転機構49、昇降機構50の制御は、主制御部(主制御手段)としてのメインコントローラ69が行う。
なお、メインコントローラ69の制御は、コントローラ37により行う。
Control of the valves 57A to 67C, flow rate controllers 54A to 54D, temperature controller 48, pressure controller 64, vaporizers 55A and 55D, ozonizer 58, rotation mechanism 49, and lifting mechanism 50 is the main control unit (main control means). Performed by the controller 69.
The main controller 69 is controlled by the controller 37.

次に、図1に示された界面層形成ステップおよび高誘電率膜形成ステップを、以上の構成に係る成膜装置40を使用して高誘電率膜としてのハフニウムシリケート(HfSiO)膜をALD法またはサイクリックCVD法によってウエハ2上に成膜する場合について説明する。
なお、以下の説明において、成膜装置40を構成する各部の動作はメインコントローラ69により制御される。
Next, the interfacial layer forming step and the high dielectric constant film forming step shown in FIG. 1 are performed using an ALD method to form a hafnium silicate (HfSiO) film as a high dielectric constant film using the film forming apparatus 40 having the above-described configuration. Or the case where it forms into a film on the wafer 2 by cyclic CVD method is demonstrated.
In the following description, the operation of each part constituting the film forming apparatus 40 is controlled by the main controller 69.

ここで、高誘電率膜が形成される前のウエハ2の構造は、図6に示されているようになっている。
すなわち、シリコンウエハ2には素子分離領域3が形成されており、この素子分離領域3で分離された活性領域にはPウエル領域4とNウエル領域5とが形成されている。
Here, the structure of the wafer 2 before the high dielectric constant film is formed is as shown in FIG.
That is, the element isolation region 3 is formed in the silicon wafer 2, and the P well region 4 and the N well region 5 are formed in the active region isolated by the element isolation region 3.

高誘電率膜としてのハフニウムシリケート(HfSiO)膜を成膜する場合には、ハフニウム原子(Hf)を含む原料として、例えば、次のようなものが使用される。
TDMAH(Hf[N(CH3 24 :テトラキスジメチルアミノハフニウム)、
TDEMAH(Hf[N(C25 24 :テトラキスジエチルアミノハフニウム)、
TEMAH(Hf[N(CH3 )(C25 )]4 :テトラキスエチルメチルアミノハフニウム)、
Hf‐OtBu(Hf[OC(CH3 3 4 :テトラ‐シャリ‐ブトラキシ‐ハフニウム)、
Hf‐MMP(Hf[OC(CH3 2 CH2 OCH3 4 :テトラキス(1‐メトキシ‐2‐メチル‐2‐プロポキシ)ハフニウム)。
また、シリコン原子(Si)を含む原料としては、例えば、次のようなものが使用される。
Si‐OtBu(Si[OC(CH3 3 4 :テトラ‐シャリ‐ブトラキシ‐シリコン)、
Si‐MMP(Si[OC(CH3 2 CH2 OCH3 4 :テトラキス(1‐メトキシ‐2‐メチル‐2‐プロポキシ)シリコン)、
TEOS(Si[OC2 5 4 :テトラエトキシシラン)。
これらの原料は、常温で液体である。蒸気圧が高い原料については、バブリングで気化して得た原料ガスを用いることも可能である。
本実施形態では、ハフニウム原料としてHf‐MMPをシリコン原料としてSi‐MMPを用い、これらの原料を気化器で気化して得た原料ガスを用いる例について説明する。
When forming a hafnium silicate (HfSiO) film as a high dielectric constant film, for example, the following is used as a raw material containing hafnium atoms (Hf).
TDMAH (Hf [N (CH 3 ) 2 ] 4 : tetrakisdimethylaminohafnium),
TDEMAH (Hf [N (C 2 H 5 ) 2 ] 4 : tetrakisdiethylaminohafnium),
TEMAH (Hf [N (CH 3 ) (C 2 H 5 )] 4 : tetrakisethylmethylaminohafnium),
Hf-OtBu (Hf [OC (CH 3 ) 3 ] 4 : Tetra-Shari-Butoxy-Hafnium),
Hf-MMP (Hf [OC ( CH 3) 2 CH 2 OCH 3] 4: tetrakis (1-methoxy-2-methyl-2-propoxy) hafnium).
Moreover, as a raw material containing a silicon atom (Si), the following are used, for example.
Si-OtBu (Si [OC (CH 3 ) 3 ] 4 : tetra-shar-butoxy-silicon),
Si-MMP (Si [OC (CH 3 ) 2 CH 2 OCH 3 ] 4 : tetrakis (1-methoxy-2-methyl-2-propoxy) silicon),
TEOS (Si [OC 2 H 5 ] 4 : tetraethoxysilane).
These raw materials are liquid at room temperature. For a raw material having a high vapor pressure, a raw material gas obtained by vaporization by bubbling can be used.
In the present embodiment, an example will be described in which Hf-MMP is used as a hafnium raw material, Si-MMP is used as a silicon raw material, and a raw material gas obtained by vaporizing these raw materials with a vaporizer is used.

図3において、支持台45がウエハ搬送位置まで下降した状態で、ゲートバルブ44が開かれ、ウエハ搬入搬出口43が開放されると、ウエハ2が処理室41内に負圧移載装置13により搬入される(ウエハ搬入ステップ)。
ウエハ2が処理室41内に搬入され、図示しない突き上げピン上に載置された後、ゲートバルブ44が閉じられる。
支持台45がウエハ搬送位置からそれよりも上方のウエハ処理位置まで上昇する。
その間に、ウエハ2は突き上げピン上からサセプタ46上に載置される(ウエハ載置ステップ)。
In FIG. 3, when the gate valve 44 is opened and the wafer loading / unloading port 43 is opened while the support 45 is lowered to the wafer transfer position, the wafer 2 is moved into the processing chamber 41 by the negative pressure transfer device 13. Carry in (wafer carry-in step).
After the wafer 2 is loaded into the processing chamber 41 and placed on push-up pins (not shown), the gate valve 44 is closed.
The support base 45 rises from the wafer transfer position to a wafer processing position above it.
Meanwhile, the wafer 2 is placed on the susceptor 46 from the push-up pins (wafer placing step).

支持台45がウエハ処理位置に到達すると、ウエハ2は回転機構49により回転される。また、ヒータ47に電力が供給されることにより、ウエハ2は所定の処理温度となるように均一に加熱される(ウエハ昇温ステップ)。
同時に、処理室41内は真空ポンプ63により排気され、所定の処理圧力となるように制御される(圧力調整ステップ)。
なお、ウエハ搬送時やウエハ昇温時や圧力調整時においては、不活性ガス供給管53Cに設けられたバルブ57C、57Eは常時開いた状態とされ、不活性ガス供給源52Cより処理室41内に不活性ガスが常に流される。
これにより、パーティクルや金属汚染物のウエハ2への付着を防ぐことができる。
When the support table 45 reaches the wafer processing position, the wafer 2 is rotated by the rotation mechanism 49. Further, by supplying electric power to the heater 47, the wafer 2 is uniformly heated to a predetermined processing temperature (wafer heating step).
At the same time, the inside of the processing chamber 41 is evacuated by the vacuum pump 63 and controlled so as to reach a predetermined processing pressure (pressure adjustment step).
Note that the valves 57C and 57E provided in the inert gas supply pipe 53C are always opened during wafer transfer, wafer temperature rise, and pressure adjustment, and the inside of the processing chamber 41 is supplied from the inert gas supply source 52C. An inert gas is always flowed into the tank.
Thereby, adhesion of particles and metal contaminants to the wafer 2 can be prevented.

まず、界面層形成ステップについて説明する。
図8に示されているように、ウエハ昇温ステップの途中で、処理室41内の圧力が所定の処理圧力に到達して安定すると、処理室41内にオゾンガスが供給される。
すなわち、バルブ57Bが開かれると、酸素ガス供給源52Bから供給された酸素ガスが酸素ガス供給管53Bを通り、ガス流量コントローラ54Bで流量制御されてオゾナイザ58へ供給される。オゾナイザ58はオゾンガスを生成する。
オゾンガスが生成された後に、バルブ67Bが閉じられると共に、バルブ60Bが開かれると、生成されたオゾンガスがオゾナイザ58からオゾンガス供給管59Bを通り、シャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを介してウエハ2上へシャワー状に供給される。ウエハ2に対して供給されたオゾンガスは排気管62より排気される。
このとき、後述する高誘電率膜形成ステップ時のウエハ温度(以下、成膜温度という。)よりも低い温度に加熱されたウエハ2表面に、オゾンガスが接触することにより、ウエハ2表面に極薄い界面層としてのシリコン酸化膜6(図7(a)参照)が形成される(界面層形成ステップ)。
なお、このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態とされ、処理室41内には不活性ガスが常に供給される。
First, the interface layer forming step will be described.
As shown in FIG. 8, ozone gas is supplied into the processing chamber 41 when the pressure in the processing chamber 41 reaches a predetermined processing pressure and stabilizes during the wafer heating step.
That is, when the valve 57B is opened, the oxygen gas supplied from the oxygen gas supply source 52B passes through the oxygen gas supply pipe 53B and is supplied to the ozonizer 58 with the flow rate controlled by the gas flow rate controller 54B. The ozonizer 58 generates ozone gas.
After the ozone gas is generated, when the valve 67B is closed and the valve 60B is opened, the generated ozone gas passes from the ozonizer 58 through the ozone gas supply pipe 59B, passes through the first buffer space 51c of the shower head 51, the dispersion plate 51a, It is supplied in a shower form onto the wafer 2 via the second buffer space 51d and the shower plate 51b. The ozone gas supplied to the wafer 2 is exhausted from the exhaust pipe 62.
At this time, the ozone gas comes into contact with the surface of the wafer 2 heated to a temperature lower than a wafer temperature (hereinafter referred to as a film formation temperature) at the time of forming a high dielectric constant film, which will be described later, so that the wafer 2 is extremely thin. A silicon oxide film 6 (see FIG. 7A) as an interface layer is formed (interface layer forming step).
At this time, the valves 57C and 57E are kept open, and an inert gas is always supplied into the processing chamber 41.

なお、界面層形成ステップはウエハ昇温中ではなく、図8(c)に示されているように、成膜温度よりも低い一定の温度に維持した状態で実施してもよい。
また、界面層形成ステップは、高誘電率膜(金属酸化膜)形成ステップとは温度、圧力、オゾンガス流量、オゾンガス供給時間のうち、少なくとも何れかの条件を異ならせて行う。
Note that the interface layer forming step may be performed in a state where the wafer is not heated, but is maintained at a constant temperature lower than the film forming temperature, as shown in FIG.
The interface layer forming step is performed different from the high dielectric constant film (metal oxide film) forming step by changing at least one of the conditions of temperature, pressure, ozone gas flow rate, and ozone gas supply time.

オゾンガスの供給が所定時間行われ、界面層としてのシリコン酸化膜6が形成された後に、バルブ60Bが閉じられ、オゾンガスのウエハ2への供給が停止される。
このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態なので、処理室41内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室41へ供給された不活性ガスは排気管62より排気される。これにより、処理室41内が不活性ガスによりパージされ、処理室41内の残留ガスが除去される(パージステップ)。
After ozone gas is supplied for a predetermined time and the silicon oxide film 6 is formed as an interface layer, the valve 60B is closed and supply of ozone gas to the wafer 2 is stopped.
At this time, since the valves 57C and 57E remain open, the supply of the inert gas into the processing chamber 41 is maintained.
The inert gas supplied to the processing chamber 41 is exhausted from the exhaust pipe 62. Thereby, the inside of the processing chamber 41 is purged with the inert gas, and the residual gas in the processing chamber 41 is removed (purge step).

この際、バルブ67Bを開き、オゾンガスバイパス管66Bによってオゾンガスを排気することにより、オゾナイザ58からのオゾンガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。
オゾンガスを安定供給するまでには時間がかかる。したがって、オゾナイザ58からのオゾンガスの供給を停止することなく、処理室41をバイパスするように流しておくことにより、次回にオゾンガスを供給するステップ(後述の高誘電率膜形成ステップにおける酸化剤供給ステップ)では、流れを切換えるだけで、直ちにオゾンガスをウエハ2へ供給することができる。
At this time, it is preferable not to stop the supply of the ozone gas from the ozonizer 58 by opening the valve 67B and exhausting the ozone gas through the ozone gas bypass pipe 66B.
It takes time to supply ozone gas stably. Accordingly, by supplying the ozone gas from the ozonizer 58 without stopping the supply of the processing chamber 41, the next step of supplying the ozone gas (the oxidant supplying step in the high dielectric constant film forming step described later) ), The ozone gas can be immediately supplied to the wafer 2 simply by switching the flow.

処理室41内のパージが所定時間行われ、ウエハ2の温度や処理室41内の圧力がそれぞれ、所定の処理温度や所定の処理圧力に到達して安定した後、高誘電率膜形成ステップが行われる。   After the purge in the processing chamber 41 is performed for a predetermined time and the temperature of the wafer 2 and the pressure in the processing chamber 41 reach a predetermined processing temperature and a predetermined processing pressure and stabilize, respectively, a high dielectric constant film forming step is performed. Done.

次に、高誘電率膜形成ステップについて説明する。
まず、図8(a)に示された第一実施形態に係るシーケンスについて説明する。
ウエハ2表面に界面層としてのシリコン酸化膜6が形成された後に、ウエハ2の温度や処理室41内の圧力がそれぞれ、所定の成膜温度や所定の成膜圧力に到達して安定すると、処理室41内に第一原料ガスが供給される。
すなわち、第一原料供給源52Aから供給された第一原料としての有機金属液体原料、例えば、Hf−MMPが第一液体原料供給管53Aを通り、液体流量コントローラ54Aで流量制御され、気化器55Aへ供給される。気化器55Aは第一原料を気化させる。
バルブ67Aが閉じられると共に、バルブ57Aが開かれると、第一原料が気化した第一原料ガスは第一原料ガス供給管56Aを通り、シャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してウエハ2上へ供給される。
このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態とされ、処理室41内には不活性ガスが常に流される。
第一原料ガスと不活性ガスとは第一原料ガス供給管56A内で混合されてシャワーヘッド51に導かれ、第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してサセプタ46上のウエハ2上へシャワー状に供給される(第一原料ガス供給ステップ)。
ウエハ2に対して供給された第一原料ガスは、排気管62より排気される。
なお、第一原料ガスは不活性ガスで希釈されることにより撹拌され易くなる。
Next, the high dielectric constant film forming step will be described.
First, the sequence according to the first embodiment shown in FIG.
After the silicon oxide film 6 as the interface layer is formed on the surface of the wafer 2, when the temperature of the wafer 2 and the pressure in the processing chamber 41 reach a predetermined film formation temperature and a predetermined film formation pressure, respectively, A first source gas is supplied into the processing chamber 41.
That is, an organometallic liquid raw material, for example, Hf-MMP, supplied as a first raw material from the first raw material supply source 52A passes through the first liquid raw material supply pipe 53A, the flow rate is controlled by the liquid flow rate controller 54A, and the vaporizer 55A Supplied to. The vaporizer 55A vaporizes the first raw material.
When the valve 67A is closed and the valve 57A is opened, the first source gas vaporized by the first source passes through the first source gas supply pipe 56A, passes through the first buffer space 51c of the shower head 51, the dispersion plate 51a, the first It is supplied onto the wafer 2 via the two buffer space 51d and the shower plate 51b.
At this time as well, the valves 57C and 57E remain open, and an inert gas is always flowed into the processing chamber 41.
The first source gas and the inert gas are mixed in the first source gas supply pipe 56A and guided to the shower head 51, via the first buffer space 51c, the dispersion plate 51a, the second buffer space 51d, and the shower plate 51b. Then, it is supplied as a shower onto the wafer 2 on the susceptor 46 (first source gas supply step).
The first source gas supplied to the wafer 2 is exhausted from the exhaust pipe 62.
The first source gas is easily stirred by being diluted with an inert gas.

第一原料ガスの供給が所定時間行われた後、バルブ57Aが閉じられ、第一原料ガスのウエハ2への供給が停止される。
このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態なので、処理室41内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室41へ供給された不活性ガスは排気管62より排気される。これにより、処理室41内が不活性ガスによりパージされ、処理室41内の残留ガスが除去される(パージステップ)。
After supplying the first source gas for a predetermined time, the valve 57A is closed, and the supply of the first source gas to the wafer 2 is stopped.
At this time, since the valves 57C and 57E remain open, the supply of the inert gas into the processing chamber 41 is maintained.
The inert gas supplied to the processing chamber 41 is exhausted from the exhaust pipe 62. Thereby, the inside of the processing chamber 41 is purged with the inert gas, and the residual gas in the processing chamber 41 is removed (purge step).

この際、バルブ67Aを開いて、第一原料ガスバイパス管66Aによって第一原料ガスを排気することにより、気化器55Aからの第一原料ガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。
液体原料を気化させた原料ガスを安定供給するまでには時間がかかる。したがって、気化器55Aからの第一原料ガスの供給を停止することなく、処理室41をバイパスするように流しておくことにより、次回の第一原料ガス供給ステップでは、流れを切換えるだけで、直ちに第一原料ガスをウエハ2へ供給することができる。
At this time, it is preferable not to stop the supply of the first source gas from the vaporizer 55A by opening the valve 67A and exhausting the first source gas through the first source gas bypass pipe 66A.
It takes time to stably supply the source gas obtained by vaporizing the liquid source. Therefore, by supplying the first raw material gas from the vaporizer 55A so as to bypass the processing chamber 41 without stopping, the next first raw material gas supplying step immediately switches the flow and immediately The first source gas can be supplied to the wafer 2.

処理室41内の残留ガスパージが所定時間行われた後に、処理室41内に第二原料ガスが供給される。
すなわち、第二原料供給源52Dから供給された第二原料としての有機金属液体原料、例えば、Si−MMPが第二液体原料供給管53Dを通り、液体流量コントローラ54Dで流量制御され、気化器55Dへ供給される。気化器55Dは第二原料を気化させる。
バルブ67Cが閉じられると共に、バルブ57Dが開かれると、気化した第二原料ガスは第二原料ガス供給管56Dを通り、シャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51dおよびシャワー板51bを経由してウエハ2上へ供給される。
このときも、バルブ57E、57Cは開いたままの状態とされ、処理室41内には不活性ガスが常に流される。
第二原料ガスと不活性ガスとは第二原料ガス供給管56D内で混合されてシャワーヘッド51に導かれ、第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してサセプタ46上のウエハ2上へシャワー状に供給される(第二原料ガス供給ステップ)。
ウエハ2に対して供給された第二原料ガスは、排気管62より排気される。
なお、第二原料ガスは不活性ガスで希釈されることにより撹拌され易くなる。
After the residual gas purge in the processing chamber 41 is performed for a predetermined time, the second source gas is supplied into the processing chamber 41.
That is, the organometallic liquid raw material as the second raw material, for example, Si-MMP supplied from the second raw material supply source 52D passes through the second liquid raw material supply pipe 53D, the flow rate is controlled by the liquid flow rate controller 54D, and the vaporizer 55D. Supplied to. The vaporizer 55D vaporizes the second raw material.
When the valve 67C is closed and the valve 57D is opened, the vaporized second source gas passes through the second source gas supply pipe 56D and passes through the first buffer space 51c, the dispersion plate 51a, and the second buffer space 51d of the shower head 51. And supplied onto the wafer 2 via the shower plate 51b.
At this time as well, the valves 57E and 57C remain open, and an inert gas is always flowed into the processing chamber 41.
The second source gas and the inert gas are mixed in the second source gas supply pipe 56D and guided to the shower head 51, and pass through the first buffer space 51c, the dispersion plate 51a, the second buffer space 51d, and the shower plate 51b. Then, it is supplied as a shower onto the wafer 2 on the susceptor 46 (second source gas supply step).
The second source gas supplied to the wafer 2 is exhausted from the exhaust pipe 62.
The second source gas is easily stirred by being diluted with an inert gas.

第二原料ガスの供給が所定時間行われた後、バルブ57Dが閉じられ、第二原料ガスのウエハ2への供給が停止される。
このときも、バルブ57E、57Cは開いたままの状態なので、処理室41内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室41へ供給された不活性ガスは排気管62より排気される。これにより、処理室41内が不活性ガスによりパージされ、処理室41内の残留ガスが除去される(パージステップ)。
After supplying the second source gas for a predetermined time, the valve 57D is closed, and the supply of the second source gas to the wafer 2 is stopped.
Also at this time, since the valves 57E and 57C remain open, the supply of the inert gas into the processing chamber 41 is maintained.
The inert gas supplied to the processing chamber 41 is exhausted from the exhaust pipe 62. Thereby, the inside of the processing chamber 41 is purged with the inert gas, and the residual gas in the processing chamber 41 is removed (purge step).

この際、バルブ67Cを開いて、第二原料ガスバイパス管66Cによって第二原料ガスを排気することにより、気化器55Dからの第二原料ガスの供給を停止しないようにすることが好ましい。
液体原料を気化させた原料ガスを安定供給するまでには時間がかかる。したがって、気化器55Dからの第二原料ガスの供給を停止することなく、処理室41をバイパスするように流しておくことにより、次回の第二原料ガス供給ステップでは、流れを切換えるだけで、直ちに第二原料ガスをウエハ2へ供給することができる。
At this time, it is preferable not to stop the supply of the second raw material gas from the vaporizer 55D by opening the valve 67C and exhausting the second raw material gas through the second raw material gas bypass pipe 66C.
It takes time to stably supply the source gas obtained by vaporizing the liquid source. Therefore, by supplying the second raw material gas from the vaporizer 55D so as to bypass the processing chamber 41 without stopping, the next second raw material gas supply step immediately switches the flow, and immediately. The second source gas can be supplied to the wafer 2.

処理室41内の残留ガスパージが所定時間行われた後に、処理室41内に酸化剤としてのオゾンガスが供給される。
すなわち、前述のように、オゾナイザ58からのオゾンガスの供給を停止することなく処理室41をバイパスするように流しておいた状態で、バルブ67Bが閉じられると共に、バルブ60Bが開かれると、生成されたオゾンガスがオゾナイザ58からオゾンガス供給管59Bを通り、シャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してウエハ2上へシャワー状に供給される(酸化剤供給ステップ)。
ウエハ2に対して供給されたオゾンガスは排気管62より排気される。
なお、このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態とされ、処理室41内には不活性ガスが常に供給される。
After purging the residual gas in the processing chamber 41 for a predetermined time, ozone gas as an oxidant is supplied into the processing chamber 41.
That is, as described above, when the valve 67B is closed and the valve 60B is opened while the supply of the ozone gas from the ozonizer 58 is stopped without stopping the supply of the processing chamber 41, the generation is performed. The ozone gas is supplied from the ozonizer 58 through the ozone gas supply pipe 59B to the wafer 2 in a shower form via the first buffer space 51c, the dispersion plate 51a, the second buffer space 51d, and the shower plate 51b of the shower head 51. (Oxidant supply step).
The ozone gas supplied to the wafer 2 is exhausted from the exhaust pipe 62.
At this time, the valves 57C and 57E are kept open, and an inert gas is always supplied into the processing chamber 41.

オゾンガスの供給が所定時間行われた後、バルブ60Bが閉じられ、オゾンガスのウエハ2への供給が停止される。
このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態なので、処理室41内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室41へ供給された不活性ガスは排気管62より排気される。これにより、処理室41内が不活性ガスによりパージされ、処理室41内の残留ガスが除去される(パージステップ)。
After the ozone gas is supplied for a predetermined time, the valve 60B is closed and the supply of the ozone gas to the wafer 2 is stopped.
At this time, since the valves 57C and 57E remain open, the supply of the inert gas into the processing chamber 41 is maintained.
The inert gas supplied to the processing chamber 41 is exhausted from the exhaust pipe 62. Thereby, the inside of the processing chamber 41 is purged with the inert gas, and the residual gas in the processing chamber 41 is removed (purge step).

この際、前述の理由により、バルブ67Bを開き、オゾンガスバイパス管66Bによってオゾンガスを排気することにより、オゾナイザ58からのオゾンガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。   At this time, it is preferable not to stop the supply of the ozone gas from the ozonizer 58 by opening the valve 67B and exhausting the ozone gas through the ozone gas bypass pipe 66B for the reason described above.

処理室41内の残留ガスパージが所定時間行われた後に、再び、バルブ67Aが閉じられると共に、バルブ57Aが開かれると、気化した第一原料ガスが不活性ガスと共にシャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してウエハ2上へ供給される。すわなち、第一原料ガス供給ステップが実施される。   After the residual gas purge in the processing chamber 41 is performed for a predetermined time, when the valve 67A is closed again and the valve 57A is opened, the vaporized first source gas together with the inert gas is in the first buffer space of the shower head 51. 51c, the dispersion plate 51a, the second buffer space 51d, and the shower plate 51b are supplied onto the wafer 2. That is, the first source gas supply step is performed.

以上の第一原料ガス供給ステップ、パージステップ、第二原料ガス供給ステップ、パージステップ、酸化剤供給ステップ、パージステップを、1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すサイクル処理を行うことにより、ウエハ2上すなわちウエハ2表面に形成された界面層としてのシリコン酸化膜6上に所定膜厚の高誘電率膜としてのハフニウムシリケート膜7(図7(b)参照)を形成することができる(高誘電率膜形成ステップ)。   The above-described first source gas supply step, purge step, second source gas supply step, purge step, oxidant supply step, and purge step are set as one cycle, and the wafer 2 is subjected to cycle processing that repeats this cycle a plurality of times. A hafnium silicate film 7 (see FIG. 7B) as a high dielectric constant film having a predetermined film thickness can be formed on the silicon oxide film 6 as an interface layer formed on the surface of the wafer 2 (see FIG. 7B). Rate film forming step).

次に、図9に示された第二実施形態に係るシーケンスについて説明する。
ウエハ2表面に界面層としてのシリコン酸化膜6が形成された後、ウエハ2の温度や処理室41内の圧力がそれぞれ、所定の処理温度や所定の処理圧力に到達して安定すると、処理室41内に第一原料ガスおよび第二原料ガスが供給される。
すなわち、第一原料供給源52Aから供給された第一原料としての有機金属液体原料、例えばHf−MMPが、第一液体原料供給管53Aを通り、液体流量コントローラ54Aで流量制御され、気化器55Aへ供給される。気化器55Aは第一原料を気化させる。
バルブ67Aが閉じられると共に、バルブ57Aが開かれると、第一原料が気化した第一原料ガスは、第一原料ガス供給管56Aを通り、シャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してウエハ2上へ供給される。
同時に、第二原料供給源52Dから供給された第二原料としての有機金属液体原料、例えばSi−MMPが、第二液体原料供給管53Dを通り、液体流量コントローラ54Dで流量制御され、気化器55Dへ供給される。気化器55Dは第二原料を気化させる。
バルブ67Cが閉じられると共に、バルブ57Dが開かれると、第二原料が気化した第二原料ガスは、第二原料ガス供給管56Dを通り、シャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してウエハ2上へ供給される。
このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態とされ、処理室41内には不活性ガスが常に流される。
第一原料ガスと不活性ガスとは第一原料ガス供給管56A内で混合され、第二原料ガスと不活性ガスとは第二原料ガス供給管56D内で混合されてシャワーヘッド51に導かれる。
これらのガスは第一バッファ空間51cにおいて混合された後に、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してサセプタ46上のウエハ2上へシャワー状に供給される(原料ガス供給ステップ)。
ウエハ2に対して供給された第一原料ガスおよび第二原料ガスは、排気管62より排気される。
なお、第一原料ガスおよび第二原料ガスは不活性ガスで希釈されることにより撹拌され易くなる。
Next, a sequence according to the second embodiment shown in FIG. 9 will be described.
After the silicon oxide film 6 as the interface layer is formed on the surface of the wafer 2, when the temperature of the wafer 2 and the pressure in the processing chamber 41 reach a predetermined processing temperature and a predetermined processing pressure and are stabilized, respectively. A first source gas and a second source gas are supplied into 41.
That is, the organometallic liquid raw material, for example, Hf-MMP, as the first raw material supplied from the first raw material supply source 52A passes through the first liquid raw material supply pipe 53A, the flow rate is controlled by the liquid flow rate controller 54A, and the vaporizer 55A Supplied to. The vaporizer 55A vaporizes the first raw material.
When the valve 67A is closed and the valve 57A is opened, the first source gas vaporized by the first source passes through the first source gas supply pipe 56A, passes through the first buffer space 51c of the shower head 51, the dispersion plate 51a, It is supplied onto the wafer 2 via the second buffer space 51d and the shower plate 51b.
At the same time, an organometallic liquid raw material, such as Si-MMP, supplied from the second raw material supply source 52D as the second raw material passes through the second liquid raw material supply pipe 53D, and the flow rate is controlled by the liquid flow rate controller 54D. Supplied to. The vaporizer 55D vaporizes the second raw material.
When the valve 67C is closed and the valve 57D is opened, the second source gas vaporized by the second source passes through the second source gas supply pipe 56D, passes through the first buffer space 51c of the shower head 51, the dispersion plate 51a, It is supplied onto the wafer 2 via the second buffer space 51d and the shower plate 51b.
At this time as well, the valves 57C and 57E remain open, and an inert gas is always flowed into the processing chamber 41.
The first source gas and the inert gas are mixed in the first source gas supply pipe 56A, and the second source gas and the inert gas are mixed in the second source gas supply pipe 56D and led to the shower head 51. .
These gases are mixed in the first buffer space 51c, and then supplied in a shower form onto the wafer 2 on the susceptor 46 via the dispersion plate 51a, the second buffer space 51d, and the shower plate 51b (source gas supply). Step).
The first source gas and the second source gas supplied to the wafer 2 are exhausted from the exhaust pipe 62.
The first source gas and the second source gas are easily stirred by being diluted with an inert gas.

第一原料ガスおよび第二原料ガスが所定時間供給された後に、バルブ57A、57Dが閉じられ、各原料ガスのウエハ2への供給が停止される。
このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態なので、処理室41内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室41へ供給された不活性ガスは排気管62より排気される。これにより、処理室41内が不活性ガスによりパージされ、処理室41内の残留ガスが除去される(パージステップ)。
After the first source gas and the second source gas are supplied for a predetermined time, the valves 57A and 57D are closed, and the supply of each source gas to the wafer 2 is stopped.
At this time, since the valves 57C and 57E remain open, the supply of the inert gas into the processing chamber 41 is maintained.
The inert gas supplied to the processing chamber 41 is exhausted from the exhaust pipe 62. Thereby, the inside of the processing chamber 41 is purged with the inert gas, and the residual gas in the processing chamber 41 is removed (purge step).

この際、前述の理由により、バルブ67Aおよび67Cを開いて、第一原料ガスバイパス管66Aおよび第二原料ガスバイパス管66Cによって第一原料ガスおよび第二原料ガスを排気することにより、気化器55Aおよび55Dからの第一原料ガスおよび第二原料ガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。   At this time, for the reasons described above, the valves 67A and 67C are opened, and the first raw material gas and the second raw material gas are exhausted through the first raw material gas bypass pipe 66A and the second raw material gas bypass pipe 66C. It is preferable not to stop the supply of the first source gas and the second source gas from 55D.

処理室41内の残留ガスパージが所定時間行われた後に、処理室41内に酸化剤としてのオゾンガスが供給される。
すなわち、前述のように、オゾナイザ58からのオゾンガスの供給を停止することなく処理室41をバイパスするように流しておいた状態で、バルブ67Bが閉じられると共に、バルブ60Bが開かれると、生成されたオゾンガスがオゾナイザ58からオゾンガス供給管59Bを通り、シャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してウエハ2上へシャワー状に供給される(酸化剤供給ステップ)。
ウエハ2に対して供給されたオゾンガスは、排気管62より排気される。
なお、このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態とされ、処理室41内には不活性ガスが常に供給される。
After purging the residual gas in the processing chamber 41 for a predetermined time, ozone gas as an oxidant is supplied into the processing chamber 41.
That is, as described above, when the valve 67B is closed and the valve 60B is opened while the supply of the ozone gas from the ozonizer 58 is stopped without stopping the supply of the processing chamber 41, the generation is performed. The ozone gas is supplied from the ozonizer 58 through the ozone gas supply pipe 59B to the wafer 2 in a shower form via the first buffer space 51c, the dispersion plate 51a, the second buffer space 51d, and the shower plate 51b of the shower head 51. (Oxidant supply step).
The ozone gas supplied to the wafer 2 is exhausted from the exhaust pipe 62.
At this time, the valves 57C and 57E are kept open, and an inert gas is always supplied into the processing chamber 41.

オゾンガスの供給が所定時間行われた後、バルブ60Bが閉じられ、オゾンガスのウエハ2への供給が停止される。
このときも、バルブ57C、57Eは開いたままの状態なので、処理室41内への不活性ガスの供給は維持される。
なお、処理室41へ供給された不活性ガスは排気管62より排気される。これにより、処理室41内が不活性ガスによりパージされ、処理室41内の残留ガスが除去される(パージステップ)。
After the ozone gas is supplied for a predetermined time, the valve 60B is closed and the supply of the ozone gas to the wafer 2 is stopped.
At this time, since the valves 57C and 57E remain open, the supply of the inert gas into the processing chamber 41 is maintained.
The inert gas supplied to the processing chamber 41 is exhausted from the exhaust pipe 62. Thereby, the inside of the processing chamber 41 is purged with the inert gas, and the residual gas in the processing chamber 41 is removed (purge step).

この際、前述の理由により、バルブ67Bを開き、オゾンガスバイパス管66Bによってオゾンガスを排気することにより、オゾナイザ58からのオゾンガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。   At this time, it is preferable not to stop the supply of the ozone gas from the ozonizer 58 by opening the valve 67B and exhausting the ozone gas through the ozone gas bypass pipe 66B for the reason described above.

処理室41内の残留ガスパージが所定時間だけ実施された後に、再び、バルブ67Aが閉じられると共にバルブ57Aが開かれ、同時に、バルブ67Cが閉じられると共に、バルブ57Dが開かれると、気化した第一原料ガスおよび第二原料ガスが不活性ガスと共にシャワーヘッド51の第一バッファ空間51c、分散板51a、第二バッファ空間51d、シャワー板51bを経由してウエハ2上へ供給される。すなわち、原料ガス供給ステップが実施される。   After the residual gas purge in the processing chamber 41 is performed for a predetermined time, the valve 67A is closed and the valve 57A is opened again. At the same time, the valve 67C is closed and the valve 57D is opened. The source gas and the second source gas are supplied together with the inert gas onto the wafer 2 via the first buffer space 51c, the dispersion plate 51a, the second buffer space 51d, and the shower plate 51b of the shower head 51. That is, the source gas supply step is performed.

以上の原料ガス供給ステップ、パージステップ、酸化剤供給ステップ、パージステップを、1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すサイクル処理を実施することにより、ウエハ2上すなわちウエハ2表面に形成された界面層としてのシリコン酸化膜6上に所定膜厚の高誘電率膜としてのハフニウムシリケート膜7(図7(b)参照)を形成することができる(高誘電率膜形成ステップ)。   The above-described source gas supply step, purge step, oxidant supply step, and purge step are defined as one cycle, and by performing cycle processing that repeats this cycle a plurality of times, an interface layer formed on the wafer 2, that is, on the surface of the wafer 2 A hafnium silicate film 7 (see FIG. 7B) as a high dielectric constant film having a predetermined thickness can be formed on the silicon oxide film 6 as a high dielectric constant film forming step.

なお、高誘電率膜形成ステップをサイクリックCVD法により行う場合には、成膜温度を原料ガスが自己分解する程度の温度帯となるように制御する。
この場合、原料ガス供給ステップにおいては、原料ガスが熱分解し、ウエハ2上に数〜数十原子層程度の高誘電率膜が形成される。
この間、ウエハ2は回転しながら所定温度に保たれているので、ウエハ面内にわたり均一な膜を形成することができる。
酸化剤供給ステップにおいては、オゾンガスによりウエハ2上に形成された数〜数十原子層程度の高誘電率膜よりC、H等の不純物が除去される。この間も、ウエハ2は回転しながら所定温度に保たれているので、高誘電率膜より不純物を素早く均一に除去することができる。
In the case where the high dielectric constant film forming step is performed by the cyclic CVD method, the film forming temperature is controlled to be a temperature range in which the source gas is self-decomposed.
In this case, in the source gas supply step, the source gas is thermally decomposed to form a high dielectric constant film of about several to several tens of atomic layers on the wafer 2.
During this time, since the wafer 2 is kept at a predetermined temperature while rotating, a uniform film can be formed over the wafer surface.
In the oxidant supply step, impurities such as C and H are removed from the high dielectric constant film of about several to several tens of atomic layers formed on the wafer 2 by ozone gas. During this time, since the wafer 2 is kept at a predetermined temperature while rotating, impurities can be quickly and uniformly removed from the high dielectric constant film.

また、高誘電率膜形成ステップをALD法により行う場合には、成膜温度を原料ガスが自己分解しない程度の温度帯となるように制御する。
この場合、原料ガス供給ステップにおいては、原料ガスは熱分解することなくウエハ2上に吸着する。
この間、ウエハ2は回転しながら所定温度に保たれているので、ウエハ面内にわたり均一に原料を吸着させることができる。
酸化剤供給ステップにおいては、ウエハ2上に吸着した原料とオゾンガスとが反応することによりウエハ2上に1〜数原子層程度の高誘電率膜が形成される。
この間も、ウエハ2は回転しながら所定温度に保たれているので、ウエハ面内にわたり均一な膜を形成できる。
なお、このとき、オゾンガスにより高誘電率膜中に混入するC、H等の不純物を脱離させることができる。
In addition, when the high dielectric constant film forming step is performed by the ALD method, the film forming temperature is controlled to be a temperature range in which the source gas is not self-decomposed.
In this case, in the source gas supply step, the source gas is adsorbed on the wafer 2 without being thermally decomposed.
During this time, since the wafer 2 is maintained at a predetermined temperature while rotating, the raw material can be uniformly adsorbed over the wafer surface.
In the oxidant supply step, the raw material adsorbed on the wafer 2 and ozone gas react to form a high dielectric constant film of about 1 to several atomic layers on the wafer 2.
During this time, since the wafer 2 is kept at a predetermined temperature while rotating, a uniform film can be formed over the wafer surface.
At this time, impurities such as C and H mixed in the high dielectric constant film can be desorbed by ozone gas.

サイクリックCVD法によりハフニウムシリケート膜を成膜する処理条件としては、処理温度:390〜450℃、処理圧力:50〜400Pa、第一原料(Hf−MMP)供給流量:0.01〜0.2g/分、第二原料(Si−MMP)供給流量:0.01〜0.2g/分、酸化剤(オゾンガス)供給流量:100〜3000sccmが例示される。
また、ALD法によりハフニウムシリケート膜を成膜する処理条件としては、処理温度:200〜350℃、処理圧力:50〜400Pa、第一原料(Hf−MMP)供給流量:0.01〜0.2g/分、第二原料(Si−MMP)供給流量:0.01〜0.2g/分、酸化剤(オゾンガス)供給流量:100〜3000sccmが例示される。
The processing conditions for forming a hafnium silicate film by cyclic CVD are as follows: processing temperature: 390 to 450 ° C., processing pressure: 50 to 400 Pa, first raw material (Hf-MMP) supply flow rate: 0.01 to 0.2 g / Min, second raw material (Si-MMP) supply flow rate: 0.01 to 0.2 g / min, oxidizing agent (ozone gas) supply flow rate: 100 to 3000 sccm.
The processing conditions for forming a hafnium silicate film by the ALD method are as follows: processing temperature: 200 to 350 ° C., processing pressure: 50 to 400 Pa, first raw material (Hf-MMP) supply flow rate: 0.01 to 0.2 g / Min, second raw material (Si-MMP) supply flow rate: 0.01 to 0.2 g / min, oxidizing agent (ozone gas) supply flow rate: 100 to 3000 sccm.

以上のようにして、図7(b)に示されているように、ウエハ2上に形成された界面層としてのシリコン酸化膜6上に高誘電率膜としてのハフニウムシリケート膜7が形成される。
ハフニウムシリケート膜の形成が終了すると、ゲートバルブ44が開かれ、成膜済みのウエハ2は負圧移載装置13によって第一処理ユニット31から負圧に維持された負圧移載室11に搬出(ウエハアンローディング)される。
続いて、ゲートバルブ44が閉じられた後に、ゲートバルブ82が開かれ、負圧移載装置13はウエハ2を、図1に示されたプラズマ窒化ステップを実施する第二処理ユニット32に搬送して、第二処理ユニット32の処理室へ搬入(ウエハローディング)する。
As described above, the hafnium silicate film 7 as the high dielectric constant film is formed on the silicon oxide film 6 as the interface layer formed on the wafer 2 as shown in FIG. .
When the formation of the hafnium silicate film is completed, the gate valve 44 is opened, and the deposited wafer 2 is unloaded from the first processing unit 31 to the negative pressure transfer chamber 11 maintained at a negative pressure by the negative pressure transfer device 13. (Wafer unloading).
Subsequently, after the gate valve 44 is closed, the gate valve 82 is opened, and the negative pressure transfer device 13 transports the wafer 2 to the second processing unit 32 that performs the plasma nitriding step shown in FIG. Then, it is loaded into the processing chamber of the second processing unit 32 (wafer loading).

本実施の形態においては、第二処理ユニット32には図4に示されたMMT(Modified Magnetron Typed)装置70が使用されている。   In the present embodiment, an MMT (Modified Magnetron Typed) device 70 shown in FIG. 4 is used for the second processing unit 32.

図4に示されているように、MMT装置70は処理室71を備えており、処理室71は下側容器72と、下側容器72の上に被せられた上側容器73とから構成されている。
上側容器73はドーム型の酸化アルミニウムまたは石英によって形成されており、下側容器72はアルミニウムによって形成されている。
上側容器73の上部にはガス分散空間であるバッファ室75を形成するシャワーヘッド74が設けられており、下壁にはガスを噴出する噴出口であるガス噴出孔77を有するシャワープレート76が形成されている。シャワーヘッド74の上壁にはガス供給装置78に接続されたガス供給ライン79が接続されている。
下側容器72の側壁の一部には、排気装置80に接続された排気ライン81が接続されている。
下側容器72の側壁の他の位置には、仕切弁となるゲートバルブ82が設けられている。ゲートバルブ82が開いている時にはウエハ2が処理室71に負圧移載装置13によって搬入および搬出されるようになっており、ゲートバルブ82が閉じている時には処理室71は気密に維持されるようになっている。
As shown in FIG. 4, the MMT apparatus 70 includes a processing chamber 71, and the processing chamber 71 includes a lower container 72 and an upper container 73 covered on the lower container 72. Yes.
The upper container 73 is made of dome-shaped aluminum oxide or quartz, and the lower container 72 is made of aluminum.
A shower head 74 that forms a buffer chamber 75 that is a gas dispersion space is provided on the upper portion of the upper container 73, and a shower plate 76 that has gas ejection holes 77 that are ejection ports for ejecting gas is formed on the lower wall. Has been. A gas supply line 79 connected to a gas supply device 78 is connected to the upper wall of the shower head 74.
An exhaust line 81 connected to the exhaust device 80 is connected to a part of the side wall of the lower container 72.
A gate valve 82 serving as a gate valve is provided at another position on the side wall of the lower container 72. When the gate valve 82 is open, the wafer 2 is carried into and out of the processing chamber 71 by the negative pressure transfer device 13, and when the gate valve 82 is closed, the processing chamber 71 is kept airtight. It is like that.

上側容器73の外側には反応ガスを励起させる放電手段として筒状(好適には円筒状)の筒状電極84が同心円に敷設されており、筒状電極84は処理室71のプラズマ生成領域83を囲んでいる。筒状電極84には高周波電力を印加する高周波電源86がインピーダンスの整合を行う整合器85を介して接続されている。
筒状電極84の外側には筒状(好適には円筒状)の磁界形成手段である筒状磁石87が同心円に敷設されており、筒状磁石87は筒状電極84の外側の表面の上下端近傍にそれぞれ配置されている。
上下の筒状磁石87、87は処理室71の半径方向に沿った両端(内周端と外周端)に磁極を持ち、上下の筒状磁石87、87の磁極の向きが逆向きに設定されている。したがって、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、筒状電極84の内周面に沿って円筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。
筒状電極84および筒状磁石87の周囲には電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽板88が設置されており、遮蔽板88は筒状電極84および筒状磁石87で形成される電界や磁界を外部環境等に悪影響を及ぼさないように遮蔽している。
A cylindrical (preferably cylindrical) cylindrical electrode 84 is laid concentrically on the outside of the upper vessel 73 as discharge means for exciting the reaction gas. The cylindrical electrode 84 is a plasma generation region 83 of the processing chamber 71. Is enclosed. A high-frequency power source 86 that applies high-frequency power is connected to the cylindrical electrode 84 via a matching unit 85 that performs impedance matching.
A cylindrical magnet 87, which is a cylindrical (preferably cylindrical) magnetic field forming means, is laid concentrically outside the cylindrical electrode 84. The cylindrical magnet 87 is located above and below the outer surface of the cylindrical electrode 84. They are arranged near the ends.
The upper and lower cylindrical magnets 87 and 87 have magnetic poles at both ends (inner peripheral end and outer peripheral end) along the radial direction of the processing chamber 71, and the magnetic poles of the upper and lower cylindrical magnets 87 and 87 are set in opposite directions. ing. Therefore, the magnetic poles in the inner peripheral portion are different from each other, and thereby magnetic lines of force are formed in the cylindrical axial direction along the inner peripheral surface of the cylindrical electrode 84.
A shielding plate 88 that effectively shields an electric field or a magnetic field is provided around the cylindrical electrode 84 and the cylindrical magnet 87, and the shielding plate 88 is an electric field or a magnetic field formed by the cylindrical electrode 84 and the cylindrical magnet 87. Is shielded so as not to adversely affect the external environment.

下側容器72の中心部にはエレベータによって昇降駆動されるサセプタ昇降軸89が垂直方向に昇降するように支承されており、サセプタ昇降軸89の処理室71側の上端にはウエハ2を保持するための保持手段としてのサセプタ90が水平に設置されている。
サセプタ昇降軸89は下側容器72と絶縁されており、下側容器72の底面上におけるサセプタ昇降軸89の外方には三本の突き上げピン91が垂直に立設されている。
三本の突き上げピン91はサセプタ昇降軸89の下降時にサセプタ90に開設された三個の挿通孔92を下から挿通して、サセプタ90の上に保持されたウエハ2を突き上げるように構成されている。
サセプタ90は誘電体である石英によってウエハ2よりも大径の円盤形状に形成されており、ヒータ(図示せず)が内蔵されている。
サセプタ90にはインピーダンスを調整するインピーダンス調整器93が電気的に接続されている。インピーダンス調整器93はコイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、サセプタ90を介してウエハ2の電位を制御し得るようになっている。
A susceptor elevating shaft 89 that is driven up and down by an elevator is supported at the center of the lower container 72 so as to elevate in the vertical direction, and the wafer 2 is held at the upper end of the susceptor elevating shaft 89 on the processing chamber 71 side. A susceptor 90 as a holding means is installed horizontally.
The susceptor elevating shaft 89 is insulated from the lower container 72, and three push-up pins 91 are erected vertically outside the susceptor elevating shaft 89 on the bottom surface of the lower container 72.
The three push-up pins 91 are configured to pass through the three insertion holes 92 formed in the susceptor 90 from below when the susceptor lifting shaft 89 is lowered, and push up the wafer 2 held on the susceptor 90. Yes.
The susceptor 90 is formed in a disk shape having a diameter larger than that of the wafer 2 from quartz, which is a dielectric, and has a built-in heater (not shown).
An impedance adjuster 93 that adjusts the impedance is electrically connected to the susceptor 90. The impedance adjuster 93 includes a coil and a variable capacitor, and the potential of the wafer 2 can be controlled via the susceptor 90 by controlling the number of coil patterns and the capacitance value of the variable capacitor.

次に、図1に示されたプラズマ窒化ステップを、以上の構成に係るMMT装置70を使用してハフニウムシリケート膜に窒素(N)を添加する場合について説明する。   Next, the case where nitrogen (N) is added to the hafnium silicate film by using the MMT apparatus 70 having the above configuration in the plasma nitriding step shown in FIG. 1 will be described.

ゲートバルブ82が開かれると、第一処理ユニット31においてハフニウムシリケート膜が形成されたウエハ2は、第二処理ユニット32であるMMT装置70の処理室71に負圧移載装置13によって搬入され、三本の突き上げピン91の上端間に移載される。
ウエハ2を突き上げピン91に移載した負圧移載装置13が処理室71の外へ退避すると、ゲートバルブ82が閉まり、サセプタ90がサセプタ昇降軸89により上昇されて、図4に示されているように、ウエハ2が突き上げピン91の上からサセプタ90に受け渡される。
When the gate valve 82 is opened, the wafer 2 on which the hafnium silicate film is formed in the first processing unit 31 is carried into the processing chamber 71 of the MMT apparatus 70 that is the second processing unit 32 by the negative pressure transfer device 13. Transferred between the upper ends of the three push-up pins 91.
When the negative pressure transfer device 13 that transfers the wafer 2 to the push-up pin 91 is retracted out of the processing chamber 71, the gate valve 82 is closed, and the susceptor 90 is raised by the susceptor lifting shaft 89, as shown in FIG. As shown, the wafer 2 is transferred to the susceptor 90 from above the push-up pins 91.

処理室71が気密に閉じられた状態で、処理室71内の圧力は0.5〜200Paの範囲内の所定の圧力となるように排気装置80によって排気される。
サセプタ90のヒータは予め加熱されており、サセプタ90に保持されたウエハ2を室温〜950℃の範囲内で所定の処理温度に加熱する。
ウエハ2が処理温度に加熱されると、0.1〜2SLMの流量の窒素(N2 )ガスやアンモニア(NH3 )ガス等の窒素原子を含むガスが処理室71に、ガス供給装置78からガス供給ライン79およびシャワープレート76のガス噴出孔77を介してシャワー状に導入される。
次に、150〜200Wの高周波電力が筒状電極84に高周波電源86から整合器85を介して印加される。この際、高周波は反射波が最小になるように整合器85によって制御される。
筒状磁石87、87の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウエハ2の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域83に高密度プラズマが生成される。
そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ90上のウエハ2の表面にプラズマ処理が施される。
以上の処理条件に対応する量の窒素がウエハ2上に形成されたハフニウムシリケート膜に添加され、図7(b)(c)に示されているように、ハフニウムシリケート膜7は窒化ハフニウムシリケート(HfSiON)膜8となる。
この処理時間は、通常、3〜5分である。
In a state where the processing chamber 71 is closed in an airtight manner, the pressure in the processing chamber 71 is exhausted by the exhaust device 80 so as to be a predetermined pressure in the range of 0.5 to 200 Pa.
The heater of the susceptor 90 is preheated, and heats the wafer 2 held on the susceptor 90 to a predetermined processing temperature within a range of room temperature to 950 ° C.
When the wafer 2 is heated to the processing temperature, a gas containing nitrogen atoms such as nitrogen (N 2 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas at a flow rate of 0.1 to 2 SLM is supplied to the processing chamber 71 from the gas supply device 78. The gas is introduced in a shower form through a gas supply line 79 and a gas ejection hole 77 of the shower plate 76.
Next, high-frequency power of 150 to 200 W is applied to the cylindrical electrode 84 from the high-frequency power source 86 via the matching unit 85. At this time, the high frequency is controlled by the matching unit 85 so that the reflected wave is minimized.
Magnetron discharge is generated under the influence of the magnetic field of the cylindrical magnets 87, 87, charges are trapped in the upper space of the wafer 2, and high-density plasma is generated in the plasma generation region 83.
Then, the surface of the wafer 2 on the susceptor 90 is subjected to plasma processing by the generated high density plasma.
An amount of nitrogen corresponding to the above processing conditions is added to the hafnium silicate film formed on the wafer 2, and the hafnium silicate film 7 is formed of hafnium nitride silicate (see FIGS. 7B and 7C). HfSiON) film 8.
This processing time is usually 3 to 5 minutes.

MMT装置70において予め設定された処理時間が経過すると、ゲートバルブ82が開かれ、窒化ハフニウムシリケート膜が形成されたウエハ2は、負圧移載装置13によって搬入時とは逆の手順により、処理室71から負圧移載室11に搬出(ウエハアンローディング)される。
続いて、ゲートバルブ82が閉じられた後に、ゲートバルブ118が開かれて、負圧移載装置13はウエハ2を、図1に示されたアニールステップを実施する第三処理ユニット33に搬送して、第三処理ユニット33の処理室へ搬入(ウエハローディング)する。
When a processing time set in advance in the MMT apparatus 70 elapses, the gate valve 82 is opened, and the wafer 2 on which the hafnium nitride silicate film is formed is processed by the negative pressure transfer device 13 according to a procedure reverse to that at the time of loading. It is unloaded from the chamber 71 to the negative pressure transfer chamber 11 (wafer unloading).
Subsequently, after the gate valve 82 is closed, the gate valve 118 is opened, and the negative pressure transfer device 13 transports the wafer 2 to the third processing unit 33 that performs the annealing step shown in FIG. Then, the wafer is loaded into the processing chamber of the third processing unit 33 (wafer loading).

本実施の形態においては、アニールステップを実施する第三処理ユニット33には、図5に示されたRTP(Rapid Thermal Processing)装置110が使用されている。
図5に示されているように、RTP装置110はウエハ2を処理する処理室111を形成した筐体112を備えており、筐体112は上下面が開口した円筒形状に形成されたカップ113と、カップ113の上面開口部を閉塞する円盤形状のトッププレート114と、カップ113の下面開口部を閉塞する円盤形状のボトムプレート115とが組み合わされて円筒中空体形状に構築されている。
カップ113の側壁の一部には排気口116が処理室111の内外を連通するように開設されており、排気口116には処理室111を大気圧未満(以下、負圧という。)に排気し得る排気装置(図示せず)が接続されている。
カップ113の側壁の排気口116と反対側の位置には、ウエハ2を処理室111に搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口117が開設されており、ウエハ搬入搬出口117はゲートバルブ118によって開閉されるようになっている。
In the present embodiment, an RTP (Rapid Thermal Processing) apparatus 110 shown in FIG. 5 is used for the third processing unit 33 that performs the annealing step.
As shown in FIG. 5, the RTP apparatus 110 includes a casing 112 in which a processing chamber 111 for processing the wafer 2 is formed. The casing 112 has a cup 113 formed in a cylindrical shape with upper and lower surfaces opened. The disk-shaped top plate 114 that closes the upper surface opening of the cup 113 and the disk-shaped bottom plate 115 that closes the lower surface opening of the cup 113 are combined to form a hollow cylindrical body.
An exhaust port 116 is formed in a part of the side wall of the cup 113 so as to communicate with the inside and outside of the processing chamber 111, and the processing chamber 111 is exhausted to less than atmospheric pressure (hereinafter referred to as negative pressure) through the exhaust port 116. A possible exhaust device (not shown) is connected.
A wafer loading / unloading port 117 for loading / unloading the wafer 2 into / from the processing chamber 111 is opened at a position opposite to the exhaust port 116 on the side wall of the cup 113, and the wafer loading / unloading port 117 is opened and closed by a gate valve 118. It has come to be.

ボトムプレート115の下面の中心線上には昇降駆動装置119が設置されており、昇降駆動装置119はボトムプレート115に挿通されてボトムプレート115に対して上下方向に摺動自在に構成された昇降軸120を昇降させるように構成されている。
昇降軸120の上端には昇降板121が水平に固定されており、昇降板121の上面には複数本(通常は3本または4本)のリフタピン122が垂直に立脚されて固定されており、各リフタピン122は昇降板121の昇降に伴って昇降することにより、ウエハ2を下から水平に支持して昇降させるようになっている。
An elevating drive device 119 is installed on the center line of the lower surface of the bottom plate 115, and the elevating drive device 119 is inserted into the bottom plate 115 and is configured to be slidable in the vertical direction with respect to the bottom plate 115. It is comprised so that 120 may be raised / lowered.
A lifting plate 121 is horizontally fixed to the upper end of the lifting shaft 120, and a plurality of (usually three or four) lifter pins 122 are vertically fixed and fixed to the upper surface of the lifting plate 121. Each lifter pin 122 moves up and down as the elevating plate 121 moves up and down, thereby supporting the wafer 2 horizontally from below and moving it up and down.

ボトムプレート115の上面における昇降軸120の外側には支持筒123が突設されており、支持筒123の上端面の上には冷却プレート124が水平に架設されている。
冷却プレート124の上方には、複数本の加熱ランプから構成された第一加熱ランプ群125および第二加熱ランプ群126が下から順に配置されて、それぞれ水平に架設されており、第一加熱ランプ群125および第二加熱ランプ群126は第一支柱127および第二支柱128によってそれぞれ水平に支持されている。
第一加熱ランプ群125および第二加熱ランプ群126の電力供給電線129はボトムプレート115を挿通して外部に引き出されている。
A support cylinder 123 protrudes outside the lifting shaft 120 on the upper surface of the bottom plate 115, and a cooling plate 124 is installed horizontally on the upper end surface of the support cylinder 123.
Above the cooling plate 124, a first heating lamp group 125 and a second heating lamp group 126 composed of a plurality of heating lamps are arranged in order from the bottom, and are laid horizontally, respectively. The group 125 and the second heating lamp group 126 are horizontally supported by the first support 127 and the second support 128, respectively.
The power supply wires 129 of the first heating lamp group 125 and the second heating lamp group 126 are inserted through the bottom plate 115 and drawn to the outside.

処理室111にはタレット131が処理室111と同心円に配置されている。タレット131は内歯平歯車133の上面に同心円に固定されており、内歯平歯車133はボトムプレート115に介設されたベアリング132によって水平に支承されている。内歯平歯車133には原動側平歯車134が噛合されており、原動側平歯車134はボトムプレート115に介設されたベアリング135によって水平に支承され、ボトムプレート115の下に設置されたサセプタ回転装置136によって回転駆動されるようになっている。
タレット131の上端面の上には平板の円形リング形状に形成されたアウタプラットホーム137が水平に架設されており、アウタプラットホーム137の内側にはインナプラットホーム138が水平に架設されている。
インナプラットホーム138の内周の下端部にはサセプタ140が、内周面の下端部に径方向内向きに突設された係合部139に係合されて保持されている。サセプタ140の各リフタピン122に対向する位置には挿通孔141がそれぞれ開設されている。
A turret 131 is disposed in the processing chamber 111 concentrically with the processing chamber 111. The turret 131 is concentrically fixed to the upper surface of the internal spur gear 133, and the internal spur gear 133 is supported horizontally by a bearing 132 interposed in the bottom plate 115. A driving side spur gear 134 is engaged with the internal spur gear 133, and the driving side spur gear 134 is horizontally supported by a bearing 135 interposed in the bottom plate 115, and is a susceptor installed below the bottom plate 115. The rotating device 136 is rotationally driven.
An outer platform 137 formed in a flat circular ring shape is horizontally installed on the upper end surface of the turret 131, and an inner platform 138 is horizontally installed inside the outer platform 137.
A susceptor 140 is engaged with and held by an engaging portion 139 projecting radially inward from the lower end portion of the inner peripheral surface at the lower end portion of the inner periphery of the inner platform 138. Insertion holes 141 are formed at positions facing the lifter pins 122 of the susceptor 140.

トッププレート114にはアニールガス供給管142および不活性ガス供給管143が処理室111に連通するようにそれぞれ接続されている。
また、トッププレート114には放射温度計のプローブ144が複数本、互いに半径方向にウエハ2の中心から周辺にかけてずらされてそれぞれ配置されてウエハ2の上面と対向するように挿入されており、放射温度計は複数本のプローブ144がそれぞれ検出した放射光に基づく計測温度をコントローラに逐次送信するように構成されている。
トッププレート114の他の場所にはウエハ2の放射率を非接触にて測定する放射率測定装置145が設置されている。放射率測定装置145はレファレンスプローブ146を備えており、レファレンスプローブ146はレファレンスプローブ用モータ147によって垂直面内で回転されるようになっている。
レファレンスプローブ146の上側には参照光を照射するレファレンスランプ148がレファレンスプローブ146の先端に対向するように設置されている。レファレンスプローブ146は放射温度計に光学的に接続されており、放射温度計はウエハ2からの光子密度とレファレンスランプ148からの参照光の光子密度とを比較することにより、計測温度を校正するようになっている。
An annealing gas supply pipe 142 and an inert gas supply pipe 143 are connected to the top plate 114 so as to communicate with the processing chamber 111.
Further, a plurality of radiation thermometer probes 144 are respectively inserted in the top plate 114 so as to be shifted from each other in the radial direction from the center to the periphery of the wafer 2 so as to face the upper surface of the wafer 2. The thermometer is configured to sequentially transmit measured temperatures based on the radiated light respectively detected by the plurality of probes 144 to the controller.
An emissivity measuring device 145 that measures the emissivity of the wafer 2 in a non-contact manner is installed at another location on the top plate 114. The emissivity measuring device 145 includes a reference probe 146, and the reference probe 146 is rotated in a vertical plane by a reference probe motor 147.
On the upper side of the reference probe 146, a reference lamp 148 for irradiating the reference light is installed so as to face the tip of the reference probe 146. The reference probe 146 is optically connected to the radiation thermometer, which calibrates the measured temperature by comparing the photon density from the wafer 2 with the photon density of the reference light from the reference lamp 148. It has become.

次に、図1に示されたアニールステップを、以上の構成に係るRTP装置を使用して、ウエハ2上に形成された窒化ハフニウムシリケート膜にアニールを施す場合について説明する。   Next, the case where the annealing step shown in FIG. 1 is performed on the hafnium silicate film formed on the wafer 2 using the RTP apparatus having the above configuration will be described.

ゲートバルブ118が開かれると、アニールを施すべきウエハ2は、第三処理ユニット33であるRTP装置110の処理室111に負圧移載装置13によってウエハ搬入搬出口117から搬入され、複数本のリフタピン122の上端間に移載される。
ウエハ2をリフタピン122に移載した負圧移載装置13が処理室111の外へ退避すると、ウエハ搬入搬出口117がゲートバルブ118により閉じられる。
また、昇降軸120が昇降駆動装置119によって下降されることにより、リフタピン122の上のウエハ2がサセプタ140の上に受け渡される。
処理室111が気密に閉じられた状態で、処理室111内は10〜10000Paの範囲内の所定の圧力となるように排気口116を通じて排気される。
When the gate valve 118 is opened, the wafer 2 to be annealed is loaded into the processing chamber 111 of the RTP apparatus 110 as the third processing unit 33 from the wafer loading / unloading port 117 by the negative pressure transfer device 13, and a plurality of wafers 2 are loaded. It is transferred between the upper ends of the lifter pins 122.
When the negative pressure transfer device 13 that transfers the wafer 2 to the lifter pins 122 is retracted out of the processing chamber 111, the wafer loading / unloading port 117 is closed by the gate valve 118.
Further, the lift shaft 120 is lowered by the lift drive device 119, whereby the wafer 2 on the lifter pins 122 is transferred onto the susceptor 140.
With the processing chamber 111 closed in an airtight manner, the processing chamber 111 is exhausted through the exhaust port 116 so as to have a predetermined pressure in the range of 10 to 10000 Pa.

ウエハ2がサセプタ140に受け渡されると、ウエハ2をサセプタ140によって保持したタレット131が内歯平歯車133および原動側平歯車134を介してサセプタ回転装置136によって回転される。
サセプタ140に保持されたウエハ2はサセプタ回転装置136によって回転されながら、600〜1000℃の範囲内の所定の温度となるように第一加熱ランプ群125および第二加熱ランプ群126によって加熱される。
この回転および加熱中に、窒素ガスやアンモニアガス等の窒素原子を含むガスまたは酸素ガス等の酸素原子を含むガスが処理室111に、アニールガス供給管142から供給される。
なお、アニールの際にアニールガス供給管142から処理室111内に供給するガスは、窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。酸素ガスを添加する場合は処理室111内の酸素分圧を133.3Pa以下とするのが好ましい。
サセプタ140がサセプタ回転装置136によって回転されながら、サセプタ140の上に保持されたウエハ2は第一加熱ランプ群125および第二加熱ランプ群126によって均一に加熱されるため、ウエハ2上の窒化ハフニウムシリケート膜8は全面にわたって均一にアニールされる。
このアニールの処理時間は、5〜120秒間である。
以上のアニールステップにより、図7(d)に示されているように、ウエハ2にはポストアニールによって改質された窒化ハフニウムシリケート膜9が形成される。
When the wafer 2 is transferred to the susceptor 140, the turret 131 holding the wafer 2 by the susceptor 140 is rotated by the susceptor rotating device 136 via the internal spur gear 133 and the driving side spur gear 134.
The wafer 2 held on the susceptor 140 is heated by the first heating lamp group 125 and the second heating lamp group 126 so as to reach a predetermined temperature in the range of 600 to 1000 ° C. while being rotated by the susceptor rotating device 136. .
During this rotation and heating, a gas containing nitrogen atoms such as nitrogen gas or ammonia gas or a gas containing oxygen atoms such as oxygen gas is supplied to the processing chamber 111 from the annealing gas supply pipe 142.
Note that the gas supplied into the processing chamber 111 from the annealing gas supply pipe 142 during annealing is preferably an inert gas such as nitrogen gas. In the case of adding oxygen gas, the oxygen partial pressure in the processing chamber 111 is preferably set to 133.3 Pa or less.
Since the wafer 2 held on the susceptor 140 is uniformly heated by the first heating lamp group 125 and the second heating lamp group 126 while the susceptor 140 is rotated by the susceptor rotating device 136, the hafnium nitride on the wafer 2 is heated. The silicate film 8 is uniformly annealed over the entire surface.
The annealing treatment time is 5 to 120 seconds.
Through the above annealing step, the hafnium nitride silicate film 9 modified by post-annealing is formed on the wafer 2 as shown in FIG.

RTP装置110において予め設定された所定の処理時間が経過すると、処理室111が排気口116によって所定の負圧となるように排気された後に、ゲートバルブ118が開かれ、アニールが施されたウエハ2は、負圧移載装置13によって搬入時と逆の手順で処理室111から負圧移載室11に搬出(ウエハアンローディング)される。   When a predetermined processing time set in advance in the RTP apparatus 110 elapses, the processing chamber 111 is evacuated to a predetermined negative pressure by the exhaust port 116, and then the gate valve 118 is opened and the annealed wafer is processed. 2 is carried out (wafer unloading) from the processing chamber 111 to the negative pressure transfer chamber 11 by the negative pressure transfer device 13 in the reverse order of loading.

なお、高誘電率膜形成ステップ、プラズマ窒化ステップ、アニールステップ実施後のウエハは、第一クーリングユニット35または第二クーリングユニット36が使用されて、必要に応じて冷却される場合もある。   The wafer after the high dielectric constant film forming step, the plasma nitriding step, and the annealing step may be cooled as necessary using the first cooling unit 35 or the second cooling unit 36.

クラスタ装置10でのアニールステップ後の図1に示されたウエハアンローディングステップにおいては、搬出室15の負圧移載室11側がゲートバルブ18Bによって開かれ、負圧移載装置13はウエハ2を負圧移載室11から搬出室15へ搬送し、搬出室15の搬出室用仮置き台の上に移載する。
この際には、事前に、搬出室15の正圧移載室16側がゲートバルブ18Aによって閉じられ、搬出室15が排気装置(図示せず)により負圧に排気される。搬出室15が予め設定された圧力値に減圧されると、搬出室15の負圧移載室11側がゲートバルブ18Bによって開かれ、ウエハアンローディングステップが行われることとなる。
ウエハアンローディングステップ後に、ゲートバルブ18Bは閉じられる。
In the wafer unloading step shown in FIG. 1 after the annealing step in the cluster apparatus 10, the negative pressure transfer chamber 11 side of the carry-out chamber 15 is opened by the gate valve 18 </ b> B, and the negative pressure transfer apparatus 13 removes the wafer 2. The material is transferred from the negative pressure transfer chamber 11 to the carry-out chamber 15 and transferred onto the carry-out chamber temporary table in the carry-out chamber 15.
At this time, the positive pressure transfer chamber 16 side of the carry-out chamber 15 is closed by the gate valve 18A in advance, and the carry-out chamber 15 is exhausted to a negative pressure by an exhaust device (not shown). When the unloading chamber 15 is depressurized to a preset pressure value, the negative pressure transfer chamber 11 side of the unloading chamber 15 is opened by the gate valve 18B, and a wafer unloading step is performed.
After the wafer unloading step, the gate valve 18B is closed.

アニールステップ実施済みのウエハ2についてのクラスタ装置10における第三処理ユニット33から負圧移載室11を介して行なわれる搬出室15へのアンローディング作業は、いずれも真空下に維持された第三処理ユニット33、負圧移載室11および搬出室15において実施されるために、第三処理ユニット33から搬出室15へのウエハ2のアンローディング作業に際して、ウエハ2に形成された膜の表面に自然酸化膜が生成されたり、有機物等の不純物や異物等が付着したりするのは防止される。
同様に、搬入室14から第一処理ユニット31へ、第一処理ユニット31から第二処理ユニット32へ、第二処理ユニット32から第三処理ユニット33へウエハをそれぞれ搬送する場合においても、搬送作業はいずれも真空下に維持された状態で実施されるために、ウエハ2に形成された膜の表面に自然酸化膜が生成されたり、有機物等の不純物や異物等が付着したりするのは防止される。
The unloading operation from the third processing unit 33 to the unloading chamber 15 through the negative pressure transfer chamber 11 in the cluster apparatus 10 for the wafer 2 on which the annealing step has been performed is all maintained under vacuum. Since the process is performed in the processing unit 33, the negative pressure transfer chamber 11, and the unloading chamber 15, the surface of the film formed on the wafer 2 is unloaded when the wafer 2 is unloaded from the third processing unit 33 to the unloading chamber 15. Generation of a natural oxide film and adhesion of impurities such as organic substances and foreign matters are prevented.
Similarly, in the case of transferring wafers from the loading chamber 14 to the first processing unit 31, from the first processing unit 31 to the second processing unit 32, and from the second processing unit 32 to the third processing unit 33, the transfer operation is also performed. Since both are carried out in a vacuum state, a natural oxide film is not formed on the surface of the film formed on the wafer 2, and impurities such as organic substances and foreign substances are prevented from adhering to the surface. Is done.

以上の作動が繰り返されることにより、搬入室14に一括して搬入された25枚のウエハ2について、第一処理ユニット31による界面層形成ステップおよび高誘電体膜形成ステップ、第二処理ユニット32によるプラズマ窒化ステップ、第三処理ユニット33によるアニールステップが順次に実施されて行く。   By repeating the above operation, the interface layer forming step and the high dielectric film forming step by the first processing unit 31 and the second processing unit 32 are performed on the 25 wafers 2 that are collectively loaded into the loading chamber 14. The plasma nitriding step and the annealing step by the third processing unit 33 are sequentially performed.

なお、先に処理されているウエハ2が第一処理ユニット31での処理を終了し、第二処理ユニット32に搬入された後に、次のウエハ2を第一処理ユニット31に搬送し、処理することが可能である。
つまり、一連の処理順序の中で、それぞれの処理ユニットが空き状態になったら、次のウエハ2を搬入して、並列で複数のウエハを処理することが可能である。
25枚のウエハ2について一連の所定の処理が完了すると、処理済のウエハ2は搬出室15の仮置き台に溜められた状態になる。
In addition, after the wafer 2 that has been processed first ends the processing in the first processing unit 31 and is loaded into the second processing unit 32, the next wafer 2 is transferred to the first processing unit 31 and processed. It is possible.
That is, when each processing unit becomes empty in a series of processing orders, it is possible to carry in the next wafer 2 and process a plurality of wafers in parallel.
When a series of predetermined processes are completed for the 25 wafers 2, the processed wafers 2 are stored on the temporary placement table in the carry-out chamber 15.

図1に示されたウエハ排出ステップにおいては、負圧に維持された搬出室15内に窒素ガスが供給され、搬出室15内が大気圧となった後に、搬出室15の正圧移載室16側が、ゲートバルブ18Aによって開かれる。
次いで、載置台25に載置された空のポッド1のキャップが、ポッドオープナ24のキャップ着脱機構26によって開かれる。
続いて、正圧移載室16の正圧移載装置19は搬出室15からウエハ2をピックアップして正圧移載室16に搬出し、正圧移載室16のウエハ搬入搬出口23を通してポッド1に収納(チャージング)して行く。
処理済みの25枚のウエハ2のポッド1への収納が完了すると、ポッド1のキャップがポッドオープナ24のキャップ着脱機構26によってウエハ出し入れ口に装着され、ポッド1が閉じられる。
In the wafer discharging step shown in FIG. 1, nitrogen gas is supplied into the unloading chamber 15 maintained at a negative pressure, and after the inside of the unloading chamber 15 reaches atmospheric pressure, the positive pressure transfer chamber of the unloading chamber 15 is obtained. The 16 side is opened by the gate valve 18A.
Next, the cap of the empty pod 1 mounted on the mounting table 25 is opened by the cap attaching / detaching mechanism 26 of the pod opener 24.
Subsequently, the positive pressure transfer device 19 in the positive pressure transfer chamber 16 picks up the wafer 2 from the carry-out chamber 15 and carries it out to the positive pressure transfer chamber 16, and passes through the wafer loading / unloading port 23 in the positive pressure transfer chamber 16. The pod 1 is stored (charged).
When the storage of the 25 processed wafers 2 in the pod 1 is completed, the cap of the pod 1 is attached to the wafer loading / unloading port by the cap attaching / detaching mechanism 26 of the pod opener 24 and the pod 1 is closed.

本実施の形態においては、クラスタ装置10における一連の四つのステップが終了したウエハ2はポッド1に気密に収納された状態で、ゲート電極形成ステップを実施する成膜装置に、図1に示されたポッドの工程内搬送ステップにより搬送されて行く。
ゲート電極形成ステップを実施する成膜装置としては、例えば、バッチ式縦形ホットウオール形CVD装置、枚葉式ALD装置、枚葉式CVD装置等がある。
そして、図1に示されたパターニングステップを経て、ウエハ2にデュアルメタルゲート構造の電極が形成されて行く。
In this embodiment, the wafer 2 that has undergone a series of four steps in the cluster apparatus 10 is hermetically stored in the pod 1 and is shown in FIG. The pod is transported by an in-process transport step.
Examples of the film forming apparatus that performs the gate electrode forming step include a batch type vertical hot wall type CVD apparatus, a single wafer type ALD apparatus, and a single wafer type CVD apparatus.
Then, through the patterning step shown in FIG. 1, an electrode having a dual metal gate structure is formed on the wafer 2.

ゲート電極形成ステップおよびパターニングステップの一例を、デュアルメタルゲート構造の電極を形成する場合について、図10〜図12によって説明する。
図10(a)に示されているように、クラスタ装置10における一連の三つのステップにより形成された窒化ハフニウムシリケート膜9の上にNMOS用電極膜201が形成される。
次に、図10(b)に示されているように、NMOS用電極膜201のNウエル領域5に対応する部分にスルーホール202が形成される。
次に、図11(a)に示されているように、NMOS用電極膜201およびスルーホール202の形成により露出した窒化ハフニウムシリケート膜9の上にPMOS用電極膜203が形成される。
次に、図11(b)に示されているように、NMOS用電極膜201が露出するまでPMOS用電極膜203が平坦化される。
その後、図12に示されているように、NMOS用電極膜201およびPMOS用電極膜203がパターンニングされて、NMOS用電極204およびPMOS用電極205が形成される。
なお、ゲート電極はデュアルメタルゲート構造に構成するに限らない。
また、ゲート電極はメタルゲート電極によって形成するに限らず、ポリシリコン膜もしくはアモルファスシリコン膜によって形成してもよい。
なお、メタル電極の形成材料としては、TiN、TaN、NiSi、PtSi、TaC、TiSi、Ru、SiGe、がある。
An example of forming a dual metal gate structure electrode will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 10A, an NMOS electrode film 201 is formed on the hafnium nitride silicate film 9 formed by a series of three steps in the cluster device 10.
Next, as shown in FIG. 10B, a through hole 202 is formed in a portion corresponding to the N well region 5 of the NMOS electrode film 201.
Next, as shown in FIG. 11A, the PMOS electrode film 203 is formed on the hafnium nitride silicate film 9 exposed by forming the NMOS electrode film 201 and the through hole 202.
Next, as shown in FIG. 11B, the PMOS electrode film 203 is planarized until the NMOS electrode film 201 is exposed.
After that, as shown in FIG. 12, the NMOS electrode film 201 and the PMOS electrode film 203 are patterned to form the NMOS electrode 204 and the PMOS electrode 205.
Note that the gate electrode is not limited to a dual metal gate structure.
Further, the gate electrode is not limited to being formed by a metal gate electrode, but may be formed by a polysilicon film or an amorphous silicon film.
In addition, as a material for forming the metal electrode, there are TiN, TaN, NiSi, PtSi, TaC, TiSi, Ru, and SiGe.

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。   According to the embodiment, the following effects can be obtained.

(1)一つの成膜装置内で連続して界面層としてのシリコン酸化膜と高誘電率膜としてのハフニウムシリケート膜を形成することができるので、効率的に極薄いシリコン酸化膜を界面にもつハフニウムシリケート膜を形成することができる。 (1) Since a silicon oxide film as an interface layer and a hafnium silicate film as a high dielectric constant film can be continuously formed in one film forming apparatus, an extremely thin silicon oxide film is efficiently provided at the interface. A hafnium silicate film can be formed.

(2)成膜温度よりも低い温度でオゾンガスを供給することにより、成膜温度よりも低い温度で薄い酸化シリコン膜を形成することができるので、より一層効率的に薄い酸化シリコン膜を形成することができる。 (2) By supplying ozone gas at a temperature lower than the film formation temperature, a thin silicon oxide film can be formed at a temperature lower than the film formation temperature, so that a thin silicon oxide film can be formed more efficiently. be able to.

(3)成膜温度への上昇途中で、オゾンガスを供給することにより、より一層効率的に薄い酸化シリコン膜を形成することができる。 (3) A thin silicon oxide film can be formed more efficiently by supplying ozone gas in the middle of raising the film formation temperature.

(4)成膜温度への上昇途中に成膜温度よりも低い一定の温度期間を設定し、その期間にオゾンガスを供給することにより、薄い酸化シリコン膜を精密かつ効率的に形成することができる。 (4) A thin silicon oxide film can be accurately and efficiently formed by setting a certain temperature period lower than the film formation temperature during the rise to the film formation temperature and supplying ozone gas during that period. .

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It cannot be overemphasized that it can change variously in the range which does not deviate from the summary.

前記実施形態では、界面層形成ステップ後に高誘電率膜形成ステップを行う例について説明したが、例えば、初期のHfSiOを極薄く形成するようにすれば、オゾンガス供給時に下地のウエハの表面を酸化できるので、高誘電率膜形成ステップの前に別途界面層形成ステップを設けなくとも、高誘電率膜形成ステップの初期にHfSiO膜の形成と同時に界面層としてのシリコン酸化膜が形成される。   In the above-described embodiment, the example in which the high dielectric constant film forming step is performed after the interface layer forming step has been described. Therefore, even if a separate interface layer forming step is not provided before the high dielectric constant film forming step, a silicon oxide film as an interface layer is formed simultaneously with the formation of the HfSiO film at the initial stage of the high dielectric constant film forming step.

ゲート絶縁膜を形成するための高誘電率膜の形成材料としては、窒化ハフニウムシリケート(HfSiON)以外に、Ta25 、Al2 3 、ZrO2 、HfAlOx、HfAlON、La23 、Y2 3 がある。
キャパシタ絶縁膜の形成材料としては、BST(Ba−Sr−TiO3 )、STO(Sr−TiO3 )、がある。
In addition to hafnium nitride silicate (HfSiON), Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , HfAlOx, HfAlON, La 2 O 3 , Y can be used as the material for forming the high dielectric constant film for forming the gate insulating film. There is 2 O 3 .
As a material for forming the capacitor insulating film, there are BST (Ba—Sr—TiO 3 ) and STO (Sr—TiO 3 ).

被処理基板はウエハに限らず、LCD装置の製造工程におけるガラス基板や液晶パネル等の基板であってもよい。   The substrate to be processed is not limited to a wafer, and may be a substrate such as a glass substrate or a liquid crystal panel in the manufacturing process of the LCD device.

本願が開示する手段のうち代表的なものは、以下の通りである。
(1)処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内にオゾンガスを供給して基板表面に酸化膜を形成するステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給するステップと、前記処理室内にオゾンガスを供給するステップと、を連続して複数回繰り返すことで前記酸化膜上に金属酸化膜を形成するステップと、
前記金属酸化膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(2)基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する供給口と、
前記処理室内にオゾンガスを供給する供給口と、
前記処理室内にオゾンガスを供給して基板表面に酸化膜を形成し、その後、原料ガスの供給とオゾンガスの供給とを連続して複数回繰り返すことで前記酸化膜上に金属酸化膜を形成するように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
(3)前記(1)(2)において、前記原料ガスが、Hfを含む液体原料を気化したガスとSiを含む液体原料を気化したガスである。
(4)前記(3)において、前記Hfを含む液体原料が、Hf[OC(CH3 2 CH2 OCH3 4 であり、前記Siを含む液体原料がSi[OC(CH3 2 CH2 OCH3 ]4 である。
(5)前記(1)(2)において、前記処理室内に原料ガスを供給するステップでは、前記処理室内で原料ガスが分解して膜が形成され、
前記処理室内にオゾンガスを供給するステップでは、前記形成された膜中の不純物が除去される。
(6)前記(1)(2)において、前記処理室内に原料ガスを供給するステップでは、前記酸化膜上に原料ガスが吸着し、
前記処理室内にオゾンガスを供給するステップでは、前記酸化膜上に吸着した原料ガスがオゾンガスと反応して膜が形成される(ALD)。
(7)前記(1)(2)において、前記酸化膜を形成するステップは、前記金属酸化膜を形成するステップよりも低い温度にて行われる。
(8)前記(1)(2)において、前記酸化膜を形成するステップは、前記金属酸化膜を形成するステップとは、温度、圧力、オゾンガス流量、オゾンガス供給時間のうち、少なくとも何れかの条件を異ならせて行う。
Typical means disclosed in the present application are as follows.
(1) carrying a substrate into the processing chamber;
Supplying ozone gas into the processing chamber to form an oxide film on the substrate surface;
Supplying a source gas into the processing chamber; and supplying an ozone gas into the processing chamber; and repeatedly forming a metal oxide film on the oxide film by repeating a plurality of times;
Unloading the substrate after the formation of the metal oxide film from the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(2) a processing chamber for processing a substrate;
A supply port for supplying a source gas into the processing chamber;
A supply port for supplying ozone gas into the processing chamber;
An ozone gas is supplied into the processing chamber to form an oxide film on the substrate surface, and then a metal oxide film is formed on the oxide film by successively repeating the supply of the source gas and the supply of the ozone gas a plurality of times. A controller to control
A substrate processing apparatus comprising:
(3) In the above (1) and (2), the source gas is a gas obtained by vaporizing a liquid material containing Hf and a gas obtained by vaporizing a liquid material containing Si.
(4) In the above (3), the liquid raw material containing Hf is Hf [OC (CH 3 ) 2 CH 2 OCH 3 ] 4 , and the liquid raw material containing Si is Si [OC (CH 3 ) 2 CH 2 OCH 3] 4 .
(5) In (1) and (2), in the step of supplying the source gas into the processing chamber, the source gas is decomposed in the processing chamber to form a film,
In the step of supplying ozone gas into the processing chamber, impurities in the formed film are removed.
(6) In (1) and (2), in the step of supplying the source gas into the processing chamber, the source gas is adsorbed on the oxide film,
In the step of supplying ozone gas into the processing chamber, the raw material gas adsorbed on the oxide film reacts with ozone gas to form a film (ALD).
(7) In (1) and (2), the step of forming the oxide film is performed at a lower temperature than the step of forming the metal oxide film.
(8) In the above (1) and (2), the step of forming the oxide film is different from the step of forming the metal oxide film in terms of at least one of temperature, pressure, ozone gas flow rate, and ozone gas supply time. Do differently.

本発明の一実施の形態であるMOSFETのゲートを形成するゲートスタック形成工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the gate stack formation process which forms the gate of MOSFET which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるクラスタ装置を示す平面断面図である。1 is a plan sectional view showing a cluster apparatus according to an embodiment of the present invention. 成膜装置を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the film-forming apparatus. MMT装置を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows an MMT apparatus. RTP装置を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows an RTP apparatus. 高誘電率膜形成前のウエハを示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a wafer before high dielectric constant film formation. 各ステップのウエハをそれぞれ示す各拡大断面図である。It is each expanded sectional view which shows the wafer of each step, respectively. 界面層形成ステップおよび高誘電率膜形成ステップの第一実施形態のタイムチャートであり、(a)はシーケンスを示し、(b)は成膜温度の第一例を示し、(c)は成膜温度の第二例を示している。It is a time chart of 1st embodiment of an interface layer formation step and a high dielectric constant film formation step, (a) shows a sequence, (b) shows the 1st example of film formation temperature, and (c) is film formation A second example of temperature is shown. 界面層形成ステップおよび高誘電率膜形成ステップの第二実施形態に係るシーケンスを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the sequence which concerns on 2nd embodiment of an interface layer formation step and a high dielectric constant film formation step. (a)はNMOS用電極膜形成ステップを示す拡大断面図、(b)はスルーホール形成ステップを示す拡大断面図である。(A) is an enlarged sectional view showing an NMOS electrode film forming step, and (b) is an enlarged sectional view showing a through hole forming step. (a)はPMOS用電極膜形成ステップを示す拡大断面図、(b)は平坦化ステップを示す拡大断面図である。(A) is an expanded sectional view which shows the electrode film formation step for PMOS, (b) is an expanded sectional view which shows the planarization step. NMOS用電極とPMOS用電極のパターニングステップを示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the patterning step of the electrode for NMOS and the electrode for PMOS.

符号の説明Explanation of symbols

1…ポッド、2…ウエハ(被処理基板)、3…素子分離領域、4…Pウエル領域、5…Nウエル領域、6…シリコン酸化膜、7…ハフニウムシリケート膜(高誘電率膜)、8…窒化ハフニウムシリケート膜(プラズマ窒化された高誘電率膜)、9…窒化ハフニウムシリケート膜(アニール後のプラズマ窒化済み高誘電率膜)、
201…NMOS用電極膜、202…スルーホール、203…PMOS用電極膜、204…NMOS用電極、205…PMOS用電極、
10…クラスタ装置(基板処理装置)、11…負圧移載室(基板移載室)、12…負圧移載室筐体、13…負圧移載装置(ウエハ移載装置)、14…搬入室(搬入用予備室)、15…搬出室(搬出用予備室)、16…正圧移載室(ウエハ移載室)、17A、17B…ゲートバルブ、18A、18B…ゲートバルブ、19…正圧移載装置(ウエハ移載装置)、20…ノッチ合わせ装置、21、22、23…ウエハ搬入搬出口、24…ポッドオープナ、25…載置台、26…キャップ着脱機構、31…第一処理ユニット、32…第二処理ユニット、33…第三処理ユニット、34…第四処理ユニット、35…第一クーリングユニット、36…第二クーリングユニット、37…コントローラ、
40…成膜装置(基板処理装置)、41…処理室、42…筐体、43…ウエハ搬入搬出口、44…ゲートバルブ、45…支持台、46…サセプタ、47…ヒータ、48…温度コントローラ、49…回転機構、50…昇降機構、51…シャワーヘッド、51a…分散板、51b…シャワー板、51c…第一バッファ空間、51d…第二バッファ空間、51e…ガス噴出口、51f…ガス噴出口、
52A…第一原料供給源、53A…第一液体原料供給管、54A…液体流量コントローラ(液体マスフローコントローラ)、55A…気化器、56A…第一原料ガス供給管、57A…バルブ、
52D…第二原料供給源、53D…第二液体原料供給管、54D…液体流量コントローラ(液体マスフローコントローラ)、55D…気化器、56D…第二原料ガス供給管、57D…バルブ、
52C…不活性ガス供給源、53C…不活性ガス供給管、54C…ガス流量コントローラ、57C、57E…バルブ、
52B…酸素ガス供給源、53B…酸素ガス供給管、54B…ガス流量コントローラ、57B…バルブ、58…オゾナイザ、59B…オゾンガス供給管、60B…バルブ、
61…排気口、62…排気管、63…真空ポンプ、64…圧力コントローラ、65…原料回収トラップ、
66A…第一原料ガスバイパス管(ベント管)、66B…オゾンガスバイパス管(ベント管)、66C…第二原料ガスバイパス管(ベント管)、67A、67C、67B…バルブ、
68…プレート、69…メインコントローラ、
70…MMT装置、71…処理室、72…下側容器、73…上側容器、74…シャワーヘッド、75…バッファ室、76…シャワープレート、77…ガス噴出孔、78…ガス供給装置、79…ガス供給ライン、80…排気装置、81…排気ライン、82…ゲートバルブ、83…プラズマ生成領域、84…筒状電極、85…整合器、86…高周波電源、87…筒状磁石、88…遮蔽板、89…サセプタ昇降軸、90…サセプタ、91…突き上げピン、92…挿通孔、93…インピーダンス調整器。
110…RTP装置、111…処理室、112…筐体、113…カップ、114…トッププレート、115…ボトムプレート、116…排気口、117…ウエハ搬入搬出口、118…ゲートバルブ、
119…昇降駆動装置、120…昇降軸、121…昇降板、122…リフタピン、123…支持筒、124…冷却プレート、125…第一加熱ランプ群、126…第二加熱ランプ群、127…第一支柱、128…第二支柱、129…電力供給電線、
131…タレット、132…ベアリング、133…内歯平歯車、134…原動側平歯車、135…ベアリング、136…サセプタ回転装置、137…アウタプラットホーム、138…インナプラットホーム、139…係合部、140…サセプタ、141…挿通孔、
142…アニールガス供給管、143…不活性ガス供給管、144…プローブ、145…放射率測定装置、146…レファレンスプローブ、147…レファレンスプローブ用モータ、148…レファレンスランプ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pod, 2 ... Wafer (substrate to be processed), 3 ... Element isolation region, 4 ... P well region, 5 ... N well region, 6 ... Silicon oxide film, 7 ... Hafnium silicate film (high dielectric constant film), 8 ... hafnium nitride silicate film (plasma nitrided high dielectric constant film), 9 ... hafnium nitride silicate film (plasma nitrided high dielectric constant film after annealing),
201 ... NMOS electrode film, 202 ... Through hole, 203 ... PMOS electrode film, 204 ... NMOS electrode, 205 ... PMOS electrode,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cluster apparatus (substrate processing apparatus), 11 ... Negative pressure transfer chamber (substrate transfer chamber), 12 ... Negative pressure transfer chamber housing, 13 ... Negative pressure transfer apparatus (wafer transfer apparatus), 14 ... Loading chamber (loading spare chamber), 15 ... unloading chamber (unloading spare chamber), 16 ... positive pressure transfer chamber (wafer transfer chamber), 17A, 17B ... gate valves, 18A, 18B ... gate valves, 19 ... Positive pressure transfer device (wafer transfer device), 20 ... Notch alignment device, 21, 22, 23 ... Wafer loading / unloading port, 24 ... Pod opener, 25 ... Mounting table, 26 ... Cap attaching / detaching mechanism, 31 ... First treatment Unit: 32 ... Second processing unit, 33 ... Third processing unit, 34 ... Fourth processing unit, 35 ... First cooling unit, 36 ... Second cooling unit, 37 ... Controller,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Film-forming apparatus (substrate processing apparatus), 41 ... Processing chamber, 42 ... Housing, 43 ... Wafer loading / unloading port, 44 ... Gate valve, 45 ... Support stand, 46 ... Susceptor, 47 ... Heater, 48 ... Temperature controller 49 ... Rotating mechanism, 50 ... Elevating mechanism, 51 ... Shower head, 51a ... Dispersion plate, 51b ... Shower plate, 51c ... First buffer space, 51d ... Second buffer space, 51e ... Gas outlet, 51f ... Gas jet Exit,
52A ... first raw material supply source, 53A ... first liquid raw material supply pipe, 54A ... liquid flow rate controller (liquid mass flow controller), 55A ... vaporizer, 56A ... first raw material gas supply pipe, 57A ... valve,
52D ... second raw material supply source, 53D ... second liquid raw material supply pipe, 54D ... liquid flow rate controller (liquid mass flow controller), 55D ... vaporizer, 56D ... second raw material gas supply pipe, 57D ... valve,
52C ... inert gas supply source, 53C ... inert gas supply pipe, 54C ... gas flow rate controller, 57C, 57E ... valve,
52B ... oxygen gas supply source, 53B ... oxygen gas supply pipe, 54B ... gas flow rate controller, 57B ... valve, 58 ... ozonizer, 59B ... ozone gas supply pipe, 60B ... valve,
61 ... exhaust port, 62 ... exhaust pipe, 63 ... vacuum pump, 64 ... pressure controller, 65 ... raw material recovery trap,
66A ... First source gas bypass pipe (vent pipe), 66B ... Ozone gas bypass pipe (vent pipe), 66C ... Second source gas bypass pipe (vent pipe), 67A, 67C, 67B ... Valve,
68 ... Plate, 69 ... Main controller,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 70 ... MMT apparatus, 71 ... Processing chamber, 72 ... Lower container, 73 ... Upper container, 74 ... Shower head, 75 ... Buffer chamber, 76 ... Shower plate, 77 ... Gas ejection hole, 78 ... Gas supply apparatus, 79 ... Gas supply line, 80 ... exhaust device, 81 ... exhaust line, 82 ... gate valve, 83 ... plasma generation region, 84 ... cylindrical electrode, 85 ... matching unit, 86 ... high frequency power supply, 87 ... cylindrical magnet, 88 ... shielding Reference numeral 89: Susceptor lifting shaft, 90: Susceptor, 91: Push-up pin, 92: Insertion hole, 93: Impedance adjuster.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... RTP apparatus, 111 ... Processing chamber, 112 ... Case, 113 ... Cup, 114 ... Top plate, 115 ... Bottom plate, 116 ... Exhaust port, 117 ... Wafer loading / unloading port, 118 ... Gate valve,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 119 ... Elevating drive apparatus, 120 ... Elevating shaft, 121 ... Elevating plate, 122 ... Lifter pin, 123 ... Supporting cylinder, 124 ... Cooling plate, 125 ... First heating lamp group, 126 ... Second heating lamp group, 127 ... First Strut, 128 ... second strut, 129 ... power supply wire,
131 ... Turret, 132 ... Bearing, 133 ... Internal spur gear, 134 ... Driving side spur gear, 135 ... Bearing, 136 ... Susceptor rotating device, 137 ... Outer platform, 138 ... Inner platform, 139 ... Engagement part, 140 ... Susceptor, 141 ... insertion hole,
142 ... Annealing gas supply pipe, 143 ... Inert gas supply pipe, 144 ... Probe, 145 ... Emissivity measuring device, 146 ... Reference probe, 147 ... Reference probe motor, 148 ... Reference lamp.

Claims (2)

処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内にオゾンガスを供給して基板表面に酸化膜を形成するステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給するステップと、前記処理室内にオゾンガスを供給するステップと、を連続して複数回繰り返すことで前記酸化膜上に金属酸化膜を形成するステップと、
前記金属酸化膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Carrying a substrate into the processing chamber;
Supplying ozone gas into the processing chamber to form an oxide film on the substrate surface;
Supplying a source gas into the processing chamber; and supplying an ozone gas into the processing chamber; and repeatedly forming a metal oxide film on the oxide film by repeating a plurality of times;
Unloading the substrate after the formation of the metal oxide film from the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する供給口と、
前記処理室内にオゾンガスを供給する供給口と、
前記処理室内にオゾンガスを供給して基板表面に酸化膜を形成し、その後、原料ガスの供給とオゾンガスの供給とを連続して複数回繰り返すことで前記酸化膜上に金属酸化膜を形成するように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
A supply port for supplying a source gas into the processing chamber;
A supply port for supplying ozone gas into the processing chamber;
An ozone gas is supplied into the processing chamber to form an oxide film on the substrate surface, and then a metal oxide film is formed on the oxide film by successively repeating the supply of the source gas and the supply of the ozone gas a plurality of times. A controller to control
A substrate processing apparatus comprising:
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011097017A (en) * 2009-09-30 2011-05-12 Hitachi Kokusai Electric Inc Method of manufacturing semiconductor device and substrate treatment device
JP2011249480A (en) * 2010-05-25 2011-12-08 Hitachi Kokusai Electric Inc Method for manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
US8822350B2 (en) 2010-11-19 2014-09-02 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method and substrate processing apparatus
JP2015216404A (en) * 2009-09-30 2015-12-03 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing apparatus and gas supply system
JP2022053164A (en) * 2020-09-24 2022-04-05 株式会社Kokusai Electric Substrate processing system, manufacturing method for semiconductor device, and program

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011097017A (en) * 2009-09-30 2011-05-12 Hitachi Kokusai Electric Inc Method of manufacturing semiconductor device and substrate treatment device
JP2015216404A (en) * 2009-09-30 2015-12-03 株式会社日立国際電気 Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing apparatus and gas supply system
JP2011249480A (en) * 2010-05-25 2011-12-08 Hitachi Kokusai Electric Inc Method for manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
US8822350B2 (en) 2010-11-19 2014-09-02 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing method and substrate processing apparatus
JP2022053164A (en) * 2020-09-24 2022-04-05 株式会社Kokusai Electric Substrate processing system, manufacturing method for semiconductor device, and program
JP7191910B2 (en) 2020-09-24 2022-12-19 株式会社Kokusai Electric SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD AND PROGRAM

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