JP2010157575A - Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To deposit a film in a desired film thickness for every wafer while suppressing generation of particles when one film forming device deposits films on a plurality of wafers. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a semiconductor device includes the steps of: turning on a second plasma generating means in a state wherein a first gas containing a silane-based gas and a second gas are supplied onto a first wafer and a second wafer; turning on a first plasma generating means (RF) as well in the same state; stopping supplying the first gas in the state wherein the first plasma generating means and second plasma generating means are still held on; turning off the first plasma generating means and second plasma generating means after stopping supplying the first gas. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および半導体製造装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus.

特許文献１には、プラズマ処理装置が記載されている。同文献に記載されたプラズマ処理装置の構成を図４に示す。このプラズマ処理装置は、一つのチャンバ１１に対し、複数台の試料台２ａ〜２ｄと、上部電極５のマイクロ波放射口８を通して被処理基板２８のそれぞれにマイクロ波を放出する複数の誘電体線路部材１ａ〜１ｄと、空間部のそれぞれにプロセスガスを供給するガス導入部９ａ〜９ｄと、一つの真空ポンプ７の前段に配設されガス圧を調節する圧力調整部６と、各試料台に高周波電力を印加する複数の高周波電源とを設け、各空間部のプロセスガス圧、マイクロ波放出強度および各試料台へ印加する高周波電力を独立して制御できるものである。   Patent Document 1 describes a plasma processing apparatus. FIG. 4 shows the configuration of the plasma processing apparatus described in this document. In the plasma processing apparatus, a plurality of sample lines 2a to 2d and a plurality of dielectric lines that emit microwaves to each of the substrates to be processed 28 through the microwave radiation ports 8 of the upper electrode 5 are emitted to one chamber 11. Members 1a to 1d, gas introduction parts 9a to 9d for supplying process gas to each of the space parts, a pressure adjusting part 6 that is arranged in front of one vacuum pump 7 to adjust the gas pressure, and each sample stage A plurality of high-frequency power supplies for applying high-frequency power are provided, and the process gas pressure in each space, the microwave emission intensity, and the high-frequency power applied to each sample stage can be controlled independently.

また、特許文献２には、プラズマ処理装置が記載されている。このプラズマ処理装置は、２つのチャンバを有し、各チャンバ内にそれぞれヒータが設けられている。   Patent Document 2 describes a plasma processing apparatus. This plasma processing apparatus has two chambers, and a heater is provided in each chamber.

また、特許文献３には、目的の膜厚のｐ−ＳｉＮ膜を成膜した後、ＳｉＨ４の供給を停止し、ＲＦパワーを印加したまま数秒間成膜を継続する方法が記載されている。これにより、ＲＦパワーが印加時間内にＣＶＤ装置内の残留ＳｉＨ４が反応により消費されるので、ｐ−ＳｉＮ膜上にマイクロダスト（パーティクル）が発生しないとされている。 Patent Document 3 describes a method of forming a p-SiN film having a desired film thickness, then stopping the supply of SiH 4 and continuing the film formation for several seconds while applying RF power. . Thereby, since the residual SiH 4 in the CVD apparatus is consumed by the reaction within the application time of the RF power, microdust (particles) is not generated on the p-SiN film.

特開平０８-２５５７８５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-255785 特開２００３-１００５９２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-100592 特開平０５-１２９２８５号公報JP 05-129285 A

ところで、本発明者は、特許文献１や特許文献２に記載されたように、複数のウェハへの成膜処理を行うプラズマ成膜装置において、たとえばヒータの温度等の装置特性によって、ウェハ毎に形成される膜の成膜速度にバラツキが生じるという問題があることを見出した。このような成膜速度のバラツキがあると、同じ条件で成膜した場合に、ウェハ毎に成膜される膜の膜厚が異なってしまう。ウェハ毎に形成される膜の膜厚が異なると、一部のウェハでは半導体装置が設計通りに製造されず、所望の特性を得ることができないという問題がある。そのため、各ウェハにおいて、それぞれ設計通りの所望の膜厚の成膜を行うことが望まれる。しかし、従来、複数のウェハへの成膜処理を行うプラズマ成膜装置において、ウェハ毎に所望の膜厚の成膜を行うための制御は検討されていなかった。また、特許文献３に記載されているように、プラズマ成膜装置においては、パーティクルが発生するという問題もある。   By the way, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the present inventor, in a plasma film forming apparatus that performs film forming processing on a plurality of wafers, for example, for each wafer depending on apparatus characteristics such as the temperature of a heater. It has been found that there is a problem that the film formation speed of the film to be formed varies. If there is such a variation in film formation speed, the film thickness of the film formed for each wafer will be different when the film is formed under the same conditions. If the thickness of the film formed for each wafer is different, there is a problem in that some semiconductor devices are not manufactured as designed in some wafers and desired characteristics cannot be obtained. Therefore, it is desired that each wafer is formed with a desired film thickness as designed. However, conventionally, in a plasma film forming apparatus that performs film forming processing on a plurality of wafers, control for forming a film with a desired film thickness for each wafer has not been studied. Further, as described in Patent Document 3, the plasma film forming apparatus also has a problem that particles are generated.

本発明によれば、
オン状態で第１のウェハ上および第２のウェハ上にそれぞれプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段および第２のプラズマ発生手段と、を有する成膜装置を用いて、
前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上にシラン系ガスを含む第１のガスおよび第２のガスを供給した状態で、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段の一方をオンとして当該一方のプラズマ発生手段に対応するウェハ上での成膜を行う工程と、
前記第１のガスおよび前記第２のガスの供給、および前記一方のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段の他方をオンとして、前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上での成膜を行う工程と、
前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、前記第１のガスの供給を停止する工程と、
前記第１のガスの供給を停止した後に、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段をオフとする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to the present invention,
Using a film forming apparatus having first plasma generation means and second plasma generation means for generating plasma on the first wafer and the second wafer, respectively, in the on state,
The first plasma generation means and the second plasma generation means in a state in which a first gas containing a silane-based gas and a second gas are supplied onto the first wafer and the second wafer. A step of turning on one and performing film formation on a wafer corresponding to the one plasma generating means;
While the supply of the first gas and the second gas and the ON state of the one plasma generation unit are continued, the other of the first plasma generation unit and the second plasma generation unit is turned on. Performing film formation on the first wafer and the second wafer;
Stopping the supply of the first gas while the on-state of the first plasma generating means and the second plasma generating means is continued;
Turning off the first plasma generating means and the second plasma generating means after stopping the supply of the first gas;
A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

また、本発明によれば、
オン状態で第１のウェハ上および第２のウェハ上にそれぞれプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段および第２のプラズマ発生手段と、
前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上にシラン系ガスを含む第１のガスを供給する第１のガス供給部と、
前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上に第２のガスを供給する第２のガス供給部と、
前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段を制御して、
前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上に前記第１のガスおよび前記第２のガスを供給した状態で、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段の一方をオンとして当該一方のプラズマ発生手段に対応するウェハ上での成膜を行う工程と、
前記第１のガスおよび前記第２のガスの供給、および前記一方のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段の他方をオンとして、前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上での成膜を行う工程と、
前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、前記第１のガスの供給を停止する工程と、
前記第１のガスの供給を停止した後に、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段をオフとする工程と、
を実行する制御部と、
を含むことを特徴とする半導体製造装置が提供される。 Moreover, according to the present invention,
First plasma generation means and second plasma generation means for generating plasma on the first wafer and the second wafer, respectively, in an on state;
A first gas supply unit for supplying a first gas containing a silane-based gas onto the first wafer and the second wafer;
A second gas supply unit for supplying a second gas onto the first wafer and the second wafer;
Controlling the first plasma generating means and the second plasma generating means;
One of the first plasma generation means and the second plasma generation means is turned on in a state where the first gas and the second gas are supplied onto the first wafer and the second wafer. A step of forming a film on a wafer corresponding to the one plasma generating means,
While the supply of the first gas and the second gas and the ON state of the one plasma generation unit are continued, the other of the first plasma generation unit and the second plasma generation unit is turned on. Performing film formation on the first wafer and the second wafer;
Stopping the supply of the first gas while keeping the first plasma generation means and the second plasma generation means on.
Turning off the first plasma generating means and the second plasma generating means after stopping the supply of the first gas;
A control unit for executing
The semiconductor manufacturing apparatus characterized by including is provided.

このような構成により、パーティクルの発生を抑制しつつ、複数のウェハに対する成膜時間を異ならせることができる。これにより、ウェハ毎に、所望の膜厚の成膜を行うことができる。たとえば、複数のウェハに対する成膜時間を異ならせる方法としては、プラズマ発生の終了タイミングを制御するという方法も考えられる。しかし、一旦プラズマを発生させた後、シラン系ガスを含む第１のガスが残った状態でプラズマの発生を止めてしまうと、パーティクルの発生の問題が生じる。本発明の構成によれば、プラズマ発生の開始タイミングを制御することにより複数のウェハに対する成膜時間を異ならせている。そのため、成膜時間が短くていい方のウェハ上において、プラズマ発生前にシラン系ガスを含む第１のガスが導入されても、プラズマの影響を受けないので、パーティクルが発生することがない。そのため、たとえば、ヒータの温度等の装置特性によってウェハ毎に成膜速度にバラツキがあり、成膜される膜の膜厚にバラツキが生じるような場合、成膜速度が遅い方のウェハ上へのプラズマの発生を先に開始することができる。これにより、パーティクルの発生を抑制しつつ、ウェハ毎に所望の膜厚の膜を形成することができるので、膜厚のバラツキをなくすことができる。   With such a configuration, film formation times for a plurality of wafers can be varied while suppressing the generation of particles. Thereby, the film-forming of a desired film thickness can be performed for every wafer. For example, as a method of making the film formation times for a plurality of wafers different, a method of controlling the end timing of plasma generation is also conceivable. However, once the plasma is generated and then the generation of the plasma is stopped in a state where the first gas containing the silane-based gas remains, a problem of generation of particles occurs. According to the configuration of the present invention, the film formation times for a plurality of wafers are made different by controlling the start timing of plasma generation. For this reason, even if the first gas containing the silane-based gas is introduced before the plasma is generated on the wafer whose film formation time is shorter, particles are not generated because it is not affected by the plasma. Therefore, for example, when the film formation speed varies from wafer to wafer depending on the device characteristics such as the temperature of the heater, and the film thickness of the film to be formed varies, the film formation speed on the wafer with the slower film formation speed Plasma generation can be started first. Accordingly, since a film having a desired film thickness can be formed for each wafer while suppressing generation of particles, variations in film thickness can be eliminated.

一つの成膜装置で複数のウェハ上に成膜を行う際に、パーティクルの発生を抑制しつつウェハ毎に所望の膜厚の膜を成膜することができる。   When forming a film on a plurality of wafers with one film forming apparatus, it is possible to form a film with a desired film thickness for each wafer while suppressing generation of particles.

本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本実施の形態の半導体製造装置１００の構成を示す断面模式図である。半導体製造装置１００は、プラズマ成膜装置とすることができる。
半導体製造装置１００は、ガス供給路１１０、第１のガス供給部１２０、第２のガス供給部１２２、第１の流量コントロール部１３０、第２の流量コントロール部１３２、第１の高周波電源１４０、第２の高周波電源１４２、第１の放電電極１５０、第２の放電電極１５２、第１のヒータ１７０、第２のヒータ１７２、第１のチャンバ１８０、第２のチャンバ１８２、ガス排出路２２０、バルブ１９０、および排気部２００を備える。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment. The semiconductor manufacturing apparatus 100 can be a plasma film forming apparatus.
The semiconductor manufacturing apparatus 100 includes a gas supply path 110, a first gas supply unit 120, a second gas supply unit 122, a first flow rate control unit 130, a second flow rate control unit 132, a first high frequency power supply 140, A second high-frequency power source 142, a first discharge electrode 150, a second discharge electrode 152, a first heater 170, a second heater 172, a first chamber 180, a second chamber 182, a gas discharge path 220, A valve 190 and an exhaust unit 200 are provided.

半導体製造装置１００において、第１のガス供給部１２０は、シラン系ガスを含む第１のガスを供給する。第１の流量コントロール部１３０は、第１のガス供給部１２０から供給される第１のガスの流量を制御する。第２のガス供給部１２２は、第２のガスを供給する。第２のガスは、シラン系ガスを含まないものとすることができる。第２の流量コントロール部１３２は、第２のガス供給部１２２から供給される第２のガスの流量を制御する。   In the semiconductor manufacturing apparatus 100, the first gas supply unit 120 supplies a first gas containing a silane-based gas. The first flow rate control unit 130 controls the flow rate of the first gas supplied from the first gas supply unit 120. The second gas supply unit 122 supplies the second gas. The second gas may not contain a silane-based gas. The second flow rate control unit 132 controls the flow rate of the second gas supplied from the second gas supply unit 122.

本実施の形態において、第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２は、互いに各チャンバで発生されたプラズマが他方に影響を与えない構成となっている。第１のガス供給部１２０および第２のガス供給部１２２からそれぞれ供給された第１のガスおよび第２のガスは、ガス供給路１１０内で混合される。ガス供給路１１０は、分岐した構成を有する。ガス供給路１１０を介して、第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２に同じガスが同時に供給される。   In the present embodiment, the first chamber 180 and the second chamber 182 are configured such that the plasma generated in each chamber does not affect the other. The first gas and the second gas respectively supplied from the first gas supply unit 120 and the second gas supply unit 122 are mixed in the gas supply path 110. The gas supply path 110 has a branched configuration. The same gas is simultaneously supplied to the first chamber 180 and the second chamber 182 via the gas supply path 110.

第１のヒータ１７０は、第１のチャンバ１８０内に設けられている。第２のヒータ１７２は、第２のチャンバ１８２内に設けられている。第１のヒータ１７０および第２のヒータ１７２は、それぞれウェハを載置する載置台としても機能する。ここで、第１のヒータ１７０上には第１のウェハ１６０が載置されている。また、第２のヒータ１７２上には第２のウェハ１６２が載置されている。   The first heater 170 is provided in the first chamber 180. The second heater 172 is provided in the second chamber 182. Each of the first heater 170 and the second heater 172 also functions as a mounting table on which a wafer is mounted. Here, the first wafer 160 is placed on the first heater 170. A second wafer 162 is placed on the second heater 172.

第１の高周波電源１４０に接続された第１の放電電極１５０（第１のプラズマ発生手段）は、第１のチャンバ１８０内にプラズマを発生させる。第２の高周波電源１４２に接続された第２の放電電極１５２（第２のプラズマ発生手段）は、第２のチャンバ１８２内にプラズマを発生させる。   The first discharge electrode 150 (first plasma generating means) connected to the first high-frequency power source 140 generates plasma in the first chamber 180. The second discharge electrode 152 (second plasma generating means) connected to the second high-frequency power source 142 generates plasma in the second chamber 182.

第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２に供給されたガスは、ガス排出路２２０を介して排気部２００から排出される。排気部２００は、真空ポンプに接続された構成とすることができる。真空ポンプのオンオフ、およびバルブ１９０を制御することにより、第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２内の圧力を制御することができる。たとえば、真空ポンプをオンとした状態でバルブ１９０を開くことにより、第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２内の圧力を減圧状態することができる。   The gas supplied to the first chamber 180 and the second chamber 182 is exhausted from the exhaust unit 200 via the gas exhaust path 220. The exhaust unit 200 can be configured to be connected to a vacuum pump. By controlling the vacuum pump on and off and the valve 190, the pressure in the first chamber 180 and the second chamber 182 can be controlled. For example, the pressure in the first chamber 180 and the second chamber 182 can be reduced by opening the valve 190 with the vacuum pump turned on.

ところで、上述したように、複数のウェハ上に成膜を行うプラズマ成膜装置において、ヒータの温度等の装置特性によって、ウェハ毎に形成される膜の成膜速度にバラツキが生じるという問題がある。そのため、同じ条件で成膜を行った場合でも、ウェハ毎に成膜される膜の膜厚が異なってしまうことがある。本実施の形態においては、このような成膜速度の違いによる膜厚のバラツキを補正して、第１のウェハ１６０および第２のウェハ１６２上に同じ膜厚の膜を形成するために、プラズマ発生の開始時間を制御する。   As described above, in the plasma film forming apparatus for forming a film on a plurality of wafers, there is a problem that the film forming speed of the film formed for each wafer varies depending on the apparatus characteristics such as the temperature of the heater. . Therefore, even when film formation is performed under the same conditions, the film thickness of the film formed for each wafer may be different. In this embodiment, in order to form a film having the same film thickness on the first wafer 160 and the second wafer 162 by correcting the film thickness variation due to the difference in film formation speed, Control the start time of occurrence.

本実施の形態において、第１のウェハ１６０上での成膜速度と第２のウェハ１６２上での成膜速度との成膜速度差を予め取得しておく。各ウェハ上での成膜速度は、チャンバ毎に、予めプラズマ発生時間（成膜時間）と膜厚との関係を測定することにより、プラズマ発生時間と膜厚と関係を示す関数として得ることができる。これにより、第１のチャンバ１８０内での成膜速度と、第２のチャンバ１８２内での成膜速度との成膜速度差を得ることができる。また、各ウェハ上での目的の膜厚に応じた必要な成膜時間を算出することもできる。   In the present embodiment, a film formation speed difference between the film formation speed on the first wafer 160 and the film formation speed on the second wafer 162 is acquired in advance. The film formation rate on each wafer can be obtained as a function indicating the relationship between the plasma generation time and the film thickness by measuring the relationship between the plasma generation time (film formation time) and the film thickness in advance for each chamber. it can. Thereby, a film formation speed difference between the film formation speed in the first chamber 180 and the film formation speed in the second chamber 182 can be obtained. It is also possible to calculate the required film formation time corresponding to the target film thickness on each wafer.

本実施の形態において、このようにして得られた成膜速度差をフィードバックして、成膜速度の遅い方のチャンバから順にプラズマの発生を開始する。このように、プラズマの発生時間を制御することで、各ウェハ上で所望の膜厚の成膜を行うことができ、成膜速度のバラツキによる影響をなくすことができる。   In the present embodiment, the film formation rate difference obtained in this way is fed back, and plasma generation is started in order from the chamber having the slower film formation rate. In this way, by controlling the plasma generation time, a film having a desired film thickness can be formed on each wafer, and the influence of variations in film formation speed can be eliminated.

本実施の形態の半導体装置の製造方法は、以下の工程を含む。
オン状態で第１のウェハ上および第２のウェハ上にそれぞれプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段および第２のプラズマ発生手段と、を有する成膜装置を用いて、
第１のウェハ上および第２のウェハ上にシラン系ガスを含む第１のガスおよび第２のガスを供給した状態で、第１のプラズマ発生手段および第２のプラズマ発生手段の一方をオンとして当該一方のプラズマ発生手段に対応するウェハ上での成膜を行う工程と、
第１のガスおよび第２のガスの供給、および一方のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、第１のプラズマ発生手段および第２のプラズマ発生手段の他方をオンとして、第１のウェハ上および第２のウェハ上での成膜を行う工程と、
第１のプラズマ発生手段および第２のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、第１のガスの供給を停止する工程と、
第１のガスの供給を停止した後に、第１のプラズマ発生手段および第２のプラズマ発生手段をオフとする工程。 The manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment includes the following steps.
Using a film forming apparatus having first plasma generation means and second plasma generation means for generating plasma on the first wafer and the second wafer, respectively, in the on state,
One of the first plasma generation means and the second plasma generation means is turned on while the first gas and the second gas containing the silane-based gas are supplied onto the first wafer and the second wafer. Forming a film on the wafer corresponding to the one plasma generating means;
While the supply of the first gas and the second gas and the ON state of one of the plasma generation units are continued, the other of the first plasma generation unit and the second plasma generation unit is turned on to turn on the first wafer. Performing film formation on the top and second wafers;
A step of stopping the supply of the first gas while the ON state of the first plasma generating means and the second plasma generating means is continued;
A step of turning off the first plasma generating means and the second plasma generating means after stopping the supply of the first gas;

次に、図１に示した半導体製造装置１００で本実施の形態の半導体装置の製造方法を実施する場合について、図１および図２を用いて説明する。   Next, a case where the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment is performed by the semiconductor manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

ここで、たとえば、第２のチャンバ１８２内における第２のヒータ１７２上での成膜速度が、第１のチャンバ１８０内における第１のヒータ１７０上での成膜速度よりも遅いと仮定する。この場合、第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２において、目的の膜厚の成膜終了のタイミングをそろえるように、第２のチャンバ１８２において、プラズマ発生時間差分だけ先にプラズマの発生を開始する。   Here, for example, it is assumed that the film formation rate on the second heater 172 in the second chamber 182 is slower than the film formation rate on the first heater 170 in the first chamber 180. In this case, in the first chamber 180 and the second chamber 182, plasma generation is started earlier in the second chamber 182 by the plasma generation time difference so that the film formation timing of the target film thickness is aligned. To do.

図２は、本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法における成膜工程のタイミングチャートを示す。
図２において、各チャート線が下にあるときは、圧力＝０(オフ)、プラズマ（ＲＦ）＝０(オフ)、ガス流量＝０(オフ)を表し、各チャート線が上にあるときは、圧力、ＲＦ、ガスが所望の値であること(オン)を表している。また横軸は時系列で右に進むに従い、時間が経過することを表している。ここで、第１のヒータ１７０および第２のヒータ１７２は、以下の工程の全てにわたって、それぞれ第１のウェハ１６０および第２のウェハ１６２を加熱している。 FIG. 2 shows a timing chart of a film forming process in the plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method in the present embodiment.
In FIG. 2, when each chart line is below, pressure = 0 (off), plasma (RF) = 0 (off), gas flow rate = 0 (off), and when each chart line is above , Pressure, RF, and gas have desired values (on). In addition, the horizontal axis indicates that time elapses as it moves to the right in time series. Here, the first heater 170 and the second heater 172 heat the first wafer 160 and the second wafer 162, respectively, throughout the following steps.

まず、第１の流量コントロール部１３０および第２の流量コントロール部１３２を制御して、第１のガス供給部１２０および第２のガス供給部１２２からそれぞれ第１のガスおよび第２のガスを供給する。ここでは、酸化シリコン膜を成膜する例を説明する。この場合、第１のガスは、ＳｉＨ４ガスとすることができる。また、第２のガスは、Ｎ２Ｏガスとすることができる。このとき、第１のガスと第２のガスとは、ガス供給路１１０内で混合され、ガス供給路１１０を介して、第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２それぞれに同時に供給される。このとき、第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２のいずれにおいてもプラズマは発生していない状態である。 First, the first flow rate control unit 130 and the second flow rate control unit 132 are controlled to supply the first gas and the second gas from the first gas supply unit 120 and the second gas supply unit 122, respectively. To do. Here, an example of forming a silicon oxide film will be described. In this case, the first gas can be SiH 4 gas. The second gas can be N 2 O gas. At this time, the first gas and the second gas are mixed in the gas supply path 110 and are simultaneously supplied to the first chamber 180 and the second chamber 182 via the gas supply path 110. At this time, plasma is not generated in any of the first chamber 180 and the second chamber 182.

次いで、バルブ１９０を開いて、第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２内の圧力を減圧状態にする。第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２内のガス流量と圧力とが安定するまで、この状態を継続する(Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ)。   Next, the valve 190 is opened, and the pressure in the first chamber 180 and the second chamber 182 is reduced. This state is continued until the gas flow rate and pressure in the first chamber 180 and the second chamber 182 are stabilized (Stability).

ガス流量と圧力とが安定した後、第２の高周波電源１４２をオンとして、第２の放電電極１５２からプラズマを発生させ、第２のチャンバ１８２内にプラズマを発生させる（第１のＤｅｐｏ）。また、このとき、第１の高周波電源１４０はオフ状態、圧力は減圧状態、ガス供給は継続されている。これにより、第２のウェハ１６２上に酸化シリコン膜が成膜される。   After the gas flow rate and pressure are stabilized, the second high-frequency power source 142 is turned on, plasma is generated from the second discharge electrode 152, and plasma is generated in the second chamber 182 (first Depo). At this time, the first high frequency power supply 140 is in an off state, the pressure is in a reduced pressure state, and the gas supply is continued. As a result, a silicon oxide film is formed on the second wafer 162.

つづいて、第２の高周波電源１４２のオン状態を継続したまま、第１の高周波電源１４０もオンとする。これにより、第１の放電電極１５０からもプラズマが発生され、第１のチャンバ１８０内にプラズマが発生される(第２のＤｅｐｏ)。また、このとき、圧力は減圧状態、ガス供給は継続されている。これにより、第２のウェハ１６２上における酸化シリコン膜の成膜が継続されるとともに、第１のウェハ１６０上においても酸化シリコン膜が成膜される。   Subsequently, the first high frequency power supply 140 is also turned on while the second high frequency power supply 142 is kept on. As a result, plasma is also generated from the first discharge electrode 150, and plasma is generated in the first chamber 180 (second Depo). At this time, the pressure is reduced, and the gas supply is continued. Thereby, the formation of the silicon oxide film on the second wafer 162 is continued, and the silicon oxide film is also formed on the first wafer 160.

第２の高周波電源１４２をオンとするタイミングと第１の高周波電源１４０をオンとするタイミングとの時間差（第１のＤｅｐｏの時間に対応）は、上述したように予め取得しておいた、第１のチャンバ１８０と第２のチャンバ１８２とでの成膜速度差に基づき決定することができる。   The time difference (corresponding to the first Depo time) between the timing at which the second high-frequency power supply 142 is turned on and the timing at which the first high-frequency power supply 140 is turned on corresponds to the first time obtained as described above. This can be determined based on a difference in film formation speed between the first chamber 180 and the second chamber 182.

つづいて、第１の高周波電源１４０と第２の高周波電源１４２とのオン状態を継続させたまま、第１の流量コントロール部１３０を制御して、第１のガス供給部１２０からの第１のガスの供給を停止する。また、このとき、圧力は減圧状態である（Ｐｕｒｇｅ）。このとき、第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２において、プラズマは発生したままである。そのため、残存するシラン系ガスを含む第１のガスが、消費され、またはシラン系ガスを含まない第２のガスでパージされる。これにより、パーティクルの発生を防ぐことができる。   Subsequently, the first flow rate control unit 130 is controlled while the first high-frequency power source 140 and the second high-frequency power source 142 are kept on, and the first flow rate from the first gas supply unit 120 is controlled. Stop supplying gas. At this time, the pressure is in a reduced pressure state (Purge). At this time, plasma remains generated in the first chamber 180 and the second chamber 182. Therefore, the first gas containing the remaining silane-based gas is consumed or purged with the second gas not containing the silane-based gas. Thereby, generation | occurrence | production of a particle can be prevented.

この後、真空ポンプをオフとして第１のチャンバ１８０および第２のチャンバ１８２を常圧に戻す。また、同時に、第１の高周波電源１４０および第２の高周波電源１４２もオフにする（Ｐｕｍｐ）。以上により、成膜処理が終了する。   Thereafter, the vacuum pump is turned off, and the first chamber 180 and the second chamber 182 are returned to normal pressure. At the same time, the first high-frequency power source 140 and the second high-frequency power source 142 are also turned off (Pump). Thus, the film forming process is completed.

次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法の効果を説明する。
本実施の形態において、半導体製造装置１００で第１のウェハ１６０上および第２のウェハ１６２上に成膜を行う場合に、ガスの供給は同時にしつつも、第１のチャンバ１８０と第２のチャンバ１８２とでプラズマの発生開始タイミングを異ならせている。これにより、第１のウェハ１６０および第２のウェハ１６２に対する成膜時間を異ならせることができ、各チャンバにおける成膜速度のバラツキに関わらず、第１のウェハ１６０上および第２のウェハ１６２上にそれぞれ所望の膜厚の膜を成膜することができる。 Next, effects of the method for manufacturing a semiconductor device in the present embodiment will be described.
In this embodiment, when film formation is performed on the first wafer 160 and the second wafer 162 in the semiconductor manufacturing apparatus 100, the first chamber 180 and the second chamber are supplied while the gas is supplied at the same time. The plasma generation start timing is different from that of the chamber 182. Thereby, the film formation time for the first wafer 160 and the second wafer 162 can be made different, and the first wafer 160 and the second wafer 162 can be formed regardless of variations in the film formation speed in each chamber. A film having a desired film thickness can be formed respectively.

ところで、複数のウェハに対する成膜時間を異ならせる方法としては、プラズマ発生の終了タイミングを制御するという方法も考えられる。しかし、一旦プラズマを発生した後、シラン系ガスを含む第１のガスが残った状態でプラズマの発生を止めてしまうと、パーティクルの発生の問題が生じる。   By the way, as a method of varying the film formation time for a plurality of wafers, a method of controlling the end timing of plasma generation is also conceivable. However, once the plasma is generated and then the generation of the plasma is stopped with the first gas containing the silane-based gas remaining, there is a problem of generation of particles.

これに対して、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、プラズマ発生の開始タイミングを制御することにより複数のウェハに対する成膜時間を異ならせている。そのため、成膜時間が短くていい、たとえば第１のチャンバ１８０において、プラズマ発生前にシラン系ガスを含む第１のガスが導入されても、プラズマの影響を受けないので、パーティクルが発生することがない。そのため、ヒータの温度等の装置特性によってウェハ毎に成膜速度にバラツキがあり、成膜される膜の膜厚にバラツキが生じるような場合、成膜速度が遅い方のウェハ上へのプラズマの発生を先に開始することができる。これにより、パーティクルの発生を抑制しつつ、ウェハ毎に所望の膜厚の膜を形成することができるので、膜厚のバラツキをなくすことができる。そのため、パーティクルの発生を抑制するとともに、膜厚のバラツキを補正することができる。   On the other hand, in the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment, the film formation times for a plurality of wafers are varied by controlling the start timing of plasma generation. For this reason, the film formation time may be short. For example, in the first chamber 180, even if the first gas containing the silane-based gas is introduced before the plasma is generated, it is not affected by the plasma, so that particles are generated. There is no. Therefore, when the film formation speed varies from wafer to wafer depending on the device characteristics such as the temperature of the heater, and the film thickness of the film to be formed varies, the plasma is deposited on the wafer with the slower film formation speed. Generation can be started first. Accordingly, since a film having a desired film thickness can be formed for each wafer while suppressing generation of particles, variations in film thickness can be eliminated. Therefore, generation of particles can be suppressed and variation in film thickness can be corrected.

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

たとえば、半導体製造装置１００は、図２を参照して説明したタイミングチャートに示した制御を行う制御部を有する構成とすることができる。図３にこのような構成を示す。半導体製造装置１００の制御部２１０は、図２に示したタイミングチャートを記憶した記憶部（不図示）を有する。制御部２１０は、当該記憶部に記憶された設定に従い、第１の高周波電源１４０や第２の高周波電源１４２等のオンオフのタイミングを制御することができる。   For example, the semiconductor manufacturing apparatus 100 can be configured to include a control unit that performs the control shown in the timing chart described with reference to FIG. FIG. 3 shows such a configuration. The control unit 210 of the semiconductor manufacturing apparatus 100 includes a storage unit (not shown) that stores the timing chart shown in FIG. The control unit 210 can control the on / off timing of the first high-frequency power source 140, the second high-frequency power source 142, and the like according to the settings stored in the storage unit.

また、以上の実施の形態においては、第１のウェハ１６０上および第２のウェハ１６２上に成膜する膜の膜厚が等しくなるように制御する例を示したが、以上の半導体装置の製造方法は、第１のウェハ１６０上と第２のウェハ１６２上とで異なる膜厚の膜を成膜する場合に適用することもできる。   In the above embodiment, the example in which the film thicknesses of the films formed on the first wafer 160 and the second wafer 162 are controlled to be equal is shown. The method can also be applied to the case where films having different film thicknesses are formed on the first wafer 160 and the second wafer 162.

また、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の成膜や他のプラズマＣＶＤ法における成膜についても用いることができる。   In addition, the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment can also be used for film formation of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like, or film formation by another plasma CVD method.

第２のガスは、たとえば、Ｎ２Ｏ、Ｏ２等の酸化剤ガス、ＮＨ３、Ｎ２、またはこれらの混合ガスとすることができる。また、第２のガスは、上記のガスに加えてさらにＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスを含むこともできる。 The second gas can be, for example, an oxidant gas such as N 2 O or O 2 , NH 3 , N 2 , or a mixed gas thereof. The second gas can further contain an inert gas such as Ar or He in addition to the above gas.

また、以上の実施の形態においては、第１のウェハ１６０および第２のウェハ１６２が個別のチャンバ内に載置される例を示したが、たとえば仕切板等で仕切られ、第１の放電電極１５０および第２の放電電極１５２により発生されたプラズマが他方に影響を与えない構成となっていれば、第１のウェハ１６０および第２のウェハ１６２が同じチャンバ内に設けられていてもよい。   In the above embodiment, the example in which the first wafer 160 and the second wafer 162 are placed in separate chambers has been described. However, the first discharge electrode is partitioned by a partition plate or the like, for example. As long as the plasma generated by the 150 and the second discharge electrode 152 does not affect the other, the first wafer 160 and the second wafer 162 may be provided in the same chamber.

本実施の形態の半導体製造装置の構成の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of a structure of the semiconductor manufacturing apparatus of this Embodiment. 本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ法における成膜工程のタイミングチャートを示す。4 shows a timing chart of a film forming process in the plasma CVD method in this embodiment. 本実施の形態の半導体製造装置の構成の他の例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the other example of a structure of the semiconductor manufacturing apparatus of this Embodiment. 従来の半導体製造装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional semiconductor manufacturing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 半導体製造装置
１１０ ガス供給路
１２０ 第１のガス供給部
１２２ 第２のガス供給部
１３０ 第１の流量コントロール部
１３２ 第２の流量コントロール部
１４０ 第１の高周波電源
１４２ 第２の高周波電源
１５０ 第１の放電電極
１５２ 第２の放電電極
１６０ 第１のウェハ
１６２ 第２のウェハ
１７０ 第１のヒータ
１７２ 第２のヒータ
１８０ 第１のチャンバ
１８２ 第２のチャンバ
１９０ バルブ
２００ 排気部
２１０ 制御部
２２０ ガス排出路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Semiconductor manufacturing apparatus 110 Gas supply path 120 1st gas supply part 122 2nd gas supply part 130 1st flow control part 132 2nd flow control part 140 1st high frequency power supply 142 2nd high frequency power supply 150 1st 1st discharge electrode 152 2nd discharge electrode 160 1st wafer 162 2nd wafer 170 1st heater 172 2nd heater 180 1st chamber 182 2nd chamber 190 Valve 200 Exhaust part 210 Control part 220 Gas Discharge channel

Claims (8)

オン状態で第１のウェハ上および第２のウェハ上にそれぞれプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段および第２のプラズマ発生手段と、を有する成膜装置を用いて、
前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上にシラン系ガスを含む第１のガスおよび第２のガスを供給した状態で、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段の一方をオンとして当該一方のプラズマ発生手段に対応するウェハ上での成膜を行う工程と、
前記第１のガスおよび前記第２のガスの供給、および前記一方のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段の他方をオンとして、前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上での成膜を行う工程と、
前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、前記第１のガスの供給を停止する工程と、
前記第１のガスの供給を停止した後に、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段をオフとする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Using a film forming apparatus having first plasma generation means and second plasma generation means for generating plasma on the first wafer and the second wafer, respectively, in the on state,
The first plasma generation means and the second plasma generation means in a state in which a first gas containing a silane-based gas and a second gas are supplied onto the first wafer and the second wafer. A step of turning on one and performing film formation on a wafer corresponding to the one plasma generating means;
While the supply of the first gas and the second gas and the ON state of the one plasma generation unit are continued, the other of the first plasma generation unit and the second plasma generation unit is turned on. Performing film formation on the first wafer and the second wafer;
Stopping the supply of the first gas while the on-state of the first plasma generating means and the second plasma generating means is continued;
Turning off the first plasma generating means and the second plasma generating means after stopping the supply of the first gas;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１のウェハ上での成膜速度と前記第２のウェハ上での成膜速度との成膜速度差を取得する工程をさらに含み、
前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段の一方をオンとして当該一方のプラズマ発生手段に対応するウェハ上での成膜を行う工程において、当該一方のプラズマ発生手段は、前記成膜速度が遅い方のウェハ上にプラズマを発生させるプラズマ発生手段であって、
前記成膜速度差に応じて、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段をオンとするタイミングを制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
Obtaining a film formation rate difference between the film formation rate on the first wafer and the film formation rate on the second wafer;
In the step of turning on one of the first plasma generating means and the second plasma generating means and performing film formation on a wafer corresponding to the one plasma generating means, the one plasma generating means is Plasma generating means for generating plasma on the wafer with the lower film speed,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: controlling a timing at which the first plasma generation unit and the second plasma generation unit are turned on in accordance with the film formation rate difference. 請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上には、同じガスが同時に供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the same gas is simultaneously supplied onto the first wafer and the second wafer. 請求項１から３いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２のガスは、Ｎ２Ｏ、Ｏ２、ＮＨ３、Ｎ２、またはこれらの混合ガスを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claim 1 to 3,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second gas includes N 2 O , O 2 , NH 3 , N 2 , or a mixed gas thereof. 請求項１から４いずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記成膜装置は、前記第１のウェハおよび前記第２のウェハをそれぞれ加熱する第１のヒータおよび第２のヒータをさらに含み、
前記第１のヒータおよび前記第２のヒータで前記第１のウェハおよび前記第２のウェハをそれぞれ加熱した状態で前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上での成膜を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claim 1 to 4,
The film forming apparatus further includes a first heater and a second heater for heating the first wafer and the second wafer, respectively.
The film formation is performed on the first wafer and the second wafer in a state where the first wafer and the second wafer are heated by the first heater and the second heater, respectively. A method of manufacturing a semiconductor device. オン状態で第１のウェハ上および第２のウェハ上にそれぞれプラズマを発生させる第１のプラズマ発生手段および第２のプラズマ発生手段と、
前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上にシラン系ガスを含む第１のガスを供給する第１のガス供給部と、
前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上に第２のガスを供給する第２のガス供給部と、
前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段を制御して、
前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上に前記第１のガスおよび前記第２のガスを供給した状態で、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段の一方をオンとして当該一方のプラズマ発生手段に対応するウェハ上での成膜を行う工程と、
前記第１のガスおよび前記第２のガスの供給、および前記一方のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段の他方をオンとして、前記第１のウェハ上および前記第２のウェハ上での成膜を行う工程と、
前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段のオン状態を継続したままで、前記第１のガスの供給を停止する工程と、
前記第１のガスの供給を停止した後に、前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段をオフとする工程と、
を実行する制御部と、
を含むことを特徴とする半導体製造装置。 First plasma generation means and second plasma generation means for generating plasma on the first wafer and the second wafer, respectively, in an on state;
A first gas supply unit for supplying a first gas containing a silane-based gas onto the first wafer and the second wafer;
A second gas supply unit for supplying a second gas onto the first wafer and the second wafer;
Controlling the first plasma generating means and the second plasma generating means;
One of the first plasma generation means and the second plasma generation means is turned on in a state where the first gas and the second gas are supplied onto the first wafer and the second wafer. A step of forming a film on a wafer corresponding to the one plasma generating means,
While the supply of the first gas and the second gas and the ON state of the one plasma generation unit are continued, the other of the first plasma generation unit and the second plasma generation unit is turned on. Performing film formation on the first wafer and the second wafer;
Stopping the supply of the first gas while keeping the first plasma generation means and the second plasma generation means on.
Turning off the first plasma generating means and the second plasma generating means after stopping the supply of the first gas;
A control unit for executing
A semiconductor manufacturing apparatus comprising: 請求項６に記載の半導体製造装置において、
前記第１のプラズマ発生手段および前記第２のプラズマ発生手段をそれぞれ収容する第１のチャンバおよび第２のチャンバと、
前記第１のガス供給部と前記第２のガス供給部とに接続され、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバに分岐して接続するガス供給路と、
をさらに含み、
前記ガス供給路を介して、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバに、同じガスが同時に供給される半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6,
A first chamber and a second chamber for accommodating the first plasma generating means and the second plasma generating means, respectively;
A gas supply path connected to the first gas supply unit and the second gas supply unit and branched and connected to the first chamber and the second chamber;
Further including
A semiconductor manufacturing apparatus in which the same gas is simultaneously supplied to the first chamber and the second chamber via the gas supply path. 請求項６または７に記載の半導体製造装置において、
前記第１のウェハおよび前記第２のウェハをそれぞれ加熱する第１のヒータおよび第２のヒータをさらに含むことを特徴とする半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6 or 7,
A semiconductor manufacturing apparatus, further comprising a first heater and a second heater for heating the first wafer and the second wafer, respectively.
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