JP2009188349A - 絶縁膜の形成方法、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体および処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 シリコン層上に、CVD法により絶縁膜としての酸化珪素膜を成膜するCVD工程(ステップS2)と、希ガスと酸素を含む処理ガスを用い6.7Pa以上267Pa以下の範囲内の圧力条件で発生させたプラズマにより、酸化珪素膜を改質処理するプラズマ改質処理工程(ステップS4)とを、酸化珪素膜が所望の膜厚に達するまで繰り返し実施する。
【選択図】図6
Description
前記絶縁膜に対し、複数の孔を有する平面アンテナにより処理室内にマイクロ波を導入するプラズマ処理装置において、酸素を含む処理ガスのプラズマを用いて改質処理を行うプラズマ改質処理工程と、
を備え、前記CVD工程と前記プラズマ改質処理工程とを繰り返し行い絶縁膜を形成するものである。
前記制御プログラムは、実行時に、被処理体に対して所定の処理を行うための複数の処理チャンバを有する処理システムにおいて、被処理体の表面に露出したシリコンの上にCVD法によって2nm以上10nm以下の範囲内の膜厚で絶縁膜を形成するCVD工程と、前記絶縁膜に対し、複数の孔を有する平面アンテナにより処理室内にマイクロ波を導入するプラズマ処理装置において、酸素を含む処理ガスのプラズマを用いて改質処理を行うプラズマ改質処理工程と、を繰り返し行う絶縁膜の形成方法が行なわれるように、コンピュータに前記処理システムを制御させるものである。
第1の処理チャンバ内で被処理体の表面に露出したシリコンの上にCVD法によって2nm以上10nm以下の範囲内の膜厚で絶縁膜を形成するCVD工程と、前記第1の処理チャンバとは異なる第2の処理チャンバにおいて前記絶縁膜に対し、複数の孔を有する平面アンテナにより前記第2の処理チャンバ内にマイクロ波を導入することにより酸素を含む処理ガスのプラズマを形成し、該プラズマを用いてプラズマ改質処理を行うプラズマ改質処理工程と、を繰り返し行うように前記第1の処理チャンバおよび前記第2の処理チャンバを制御する制御部を備えている。
まず、プラズマ処理装置100のチャンバ1内を減圧排気しながら、ガス供給機構18の不活性ガス供給源19aおよび酸素含有ガス供給源19bから、不活性ガスおよび酸素含有ガスを所定の流量でそれぞれガス導入部15を介してチャンバ1内に導入する。このようにして、チャンバ1内を所定の圧力に調節する。
プラズマ改質処理の処理ガスとしては、希ガスと酸素含有ガスとを含むガスを用いることが好ましい。希ガスとしてはArガスを、酸素含有ガスとしてはO2ガスを、それぞれ使用することが好ましい。このとき、全処理ガスに対するO2ガスの体積流量比率(O2ガス流量/全処理ガス流量の百分率)は、プラズマ中の活性種としてO2 +イオンやO(1D2)ラジカルを優勢にする観点から、0.1%以上30%以下の範囲内とすることが好ましく、0.1%以上5%以下の範囲内とすることがより好ましい。例えばArガスの流量は500mL/min(sccm)以上5000mL/min(sccm)以下の範囲内、O2ガスの流量は0.5mL/min(sccm)以上1000mL/min(sccm)以下の範囲内から、上記流量比になるように設定することができる。
次に、基板処理システム200において実施される酸化珪素膜の形成方法の作用機構について、図8を参照しながら説明する。プラズマ処理装置100を用いて酸素を含む処理ガスのプラズマを生成する場合、処理圧力によってプラズマ中の酸化活性種が変化する。具体的には、プラズマ中のO2 +イオンやO(1D2)ラジカルは、低い圧力条件(267Pa以下、好ましくは6.7Pa以上267Pa以下、より好ましくは6.7Pa以上67Pa以下)で増加する。
Arガス流量;1000mL/min(sccm)
O2ガス流量;300mL/min(sccm)
流量比(O2/Ar+O2);0.23
処理圧力;6.7Pa
載置台2の温度;500℃
マイクロ波パワー;4000W
マイクロ波パワー密度;2.05W/cm2(透過板の面積1cm2あたり)
Arガス流量;1980mL/min(sccm)
O2ガス流量;20mL/min(sccm)
流量比(O2/Ar+O2);0.01
処理圧力;200Pa
載置台2の温度;500℃
マイクロ波パワー;4000W
マイクロ波パワー密度;2.05W/cm2(透過板の面積1cm2あたり)
Arガス流量;1200mL/min(sccm)
O2ガス流量;400mL/min(sccm)
流量比(O2/Ar+O2);0.25
処理圧力;667Pa
載置台2の温度;500℃
マイクロ波パワー;4000W
マイクロ波パワー密度;2.05W/cm2(透過板の面積1cm2あたり)
Arガス流量;1200mL/min(sccm)
O2ガス流量;370mL/min(sccm)
H2ガス流量;30mL/min(sccm)
流量比(O2/Ar+O2+H2);0.23
流量比(H2/Ar+O2+H2);0.019
処理圧力;667Pa
載置台2の温度;500℃
マイクロ波パワー;4000W
マイクロ波パワー密度;2.05W/cm2(透過板の面積1cm2あたり)
雰囲気;N2/O2=10/0.1L/min
温度;900℃
圧力;133Pa
雰囲気;H2/O2=450/900mL/min(sccm)
温度;950℃
圧力;15000Pa
SiH2Cl2ガス流量;75mL/min(sccm)
N2Oガス流量;150mL/min(sccm)
処理圧力;48Pa
処理温度;780℃
Claims (11)
- 被処理体の表面に露出したシリコンの上にCVD法によって、2nm以上10nm以下の範囲内の膜厚で絶縁膜を形成するCVD工程と、
前記絶縁膜に対し、複数の孔を有する平面アンテナにより処理室内にマイクロ波を導入するプラズマ処理装置において、酸素を含む処理ガスのプラズマを用いて改質処理を行うプラズマ改質処理工程と、
を備え、前記CVD工程と前記プラズマ改質処理工程とを繰り返し行い絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁膜の形成方法。 - 前記プラズマ改質処理工程は、処理圧力が6.7Pa以上267Pa以下の範囲内であり、かつ前記処理ガスの全流量に対する酸素の流量比率が0.1%以上30%以下の範囲内で行われることを特徴とする請求項1に記載の絶縁膜の形成方法。
- 前記プラズマ改質処理工程における前記処理圧力が、6.7Pa以上67Pa以下の範囲内であることを特徴とする請求項2に記載の絶縁膜の形成方法。
- 1回のプラズマ改質処理工程における処理時間が、5秒以上600秒以下の範囲内であることを特徴とする請求項3に記載の絶縁膜の形成方法。
- 前記絶縁膜の合計膜厚が4nm以上1000nm以下の範囲内になるまで前記CVD工程と前記プラズマ改質処理工程とを繰り返すことを特徴とする請求項4に記載の絶縁膜の形成方法。
- 前記CVD工程と前記プラズマ改質処理工程とを真空状態で繰り返すことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の絶縁膜の形成法方法。
- 前記プラズマ改質処理工程における処理温度が、200℃以上600℃以下の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の絶縁膜の形成方法。
- 前記絶縁膜を、プラズマCVD法または熱CVD法によって形成することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の絶縁膜の形成方法。
- 前記絶縁膜が、原料ガスとしてジクロルシランとN2Oを用いるCVD法によって堆積させられた酸化珪素膜であることを特徴とする請求項8に記載の絶縁膜の形成方法。
- コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、被処理体に対して所定の処理を行うための複数の処理チャンバを有する処理システムにおいて、被処理体の表面に露出したシリコンの上にCVD法によって2nm以上10nm以下の範囲内の膜厚で絶縁膜を形成するCVD工程と、前記絶縁膜に対し、複数の孔を有する平面アンテナにより処理室内にマイクロ波を導入するプラズマ処理装置において、酸素を含む処理ガスのプラズマを用いて改質処理を行うプラズマ改質処理工程と、を繰り返し行う絶縁膜の形成方法が行なわれるように、コンピュータに前記処理システムを制御させるものであることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 被処理体に対して異なる処理を行う複数の処理チャンバを有する処理システムであって、
第1の処理チャンバ内で被処理体の表面に露出したシリコンの上にCVD法によって2nm以上10nm以下の範囲内の膜厚で絶縁膜を形成するCVD工程と、前記第1の処理チャンバとは異なる第2の処理チャンバにおいて前記絶縁膜に対し、複数の孔を有する平面アンテナにより前記第2の処理チャンバ内にマイクロ波を導入することにより酸素を含む処理ガスのプラズマを形成し、該プラズマを用いてプラズマ改質処理を行うプラズマ改質処理工程と、を繰り返し行うように前記第1の処理チャンバおよび前記第2の処理チャンバを制御する制御部を備えたことを特徴とする処理システム。
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