JP2020057769A - 半導体装置の製造方法、プログラム、及び基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、ノズル内に付着した堆積物が成膜処理中に剥がれるとパーティクルとなって(すなわち発塵して)処理室内に収容された基板上へ拡散され、膜中に不純物として取り込まれてしまうことがある。
本開示の一態様によれば、複数の基板が積載された状態で収容された処理室内を加熱しつつ、前記処理室に、前記複数の基板の積載方向に延在するノズルであって、前記複数の基板の積載領域に対応する位置に開口する複数のガス供給孔を有する原料ガスノズルから、原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、
前記処理室に、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給工程と、
を有し、
前記原料ガス供給工程と前記反応ガス供給工程とを交互に1回ずつ行うことを1サイクルとして当該サイクルを1又は複数回行い、下記の(1)〜(4)の条件を満たして前記複数の基板上に膜を形成する技術が提供される。
(1)各サイクルの前記原料ガス供給工程における前記原料ガスの供給時間:20秒以下
(2)前記原料ガス供給工程における前記原料ガスノズル内の前記原料ガスの圧力:50Pa以下
(3)前記原料ガス供給工程における前記処理室内の温度:500℃以下
(4)前記基板上の膜の形成のために連続して行うサイクル数:100回以下
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。例えば、10sccm〜500sccmとは、10sccm以上500sccm以下を意味する。流量のみならず、圧力、時間、温度等、本明細書に記載される全ての数値範囲について同様である。
また、本明細書中の「工程」の用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば本用語に含まれる。
しかし、成膜処理時は、通常、ガスの反応性を高めるために処理室内を高温にしており、これに伴い、ノズル内でもガスの自己分解が進んでしまい、ノズル内壁に堆積物が付着しやすくなる。また、ノズルに複数の孔が開口する多孔ノズルの場合、ノズルの上流側(下部)ほど圧力が高くなるため、ガスの自己分解が起こりやすくなる。
ノズル内壁に堆積物が付着して黒色化した場合、ノズルのクリーニングや交換が必要となる。また、ノズル内壁の堆積物は、堆積物が有する密着性によっては、成膜サイクル内で剥がれてしまう。成膜処理中に剥がれると堆積物はパーティクルとなって(すなわち発塵して)処理室内に収容された基板上へ供給され、膜中に不純物として取り込まれてしまうことがある。したがって、ノズル内壁に付着する堆積物に対する対策(ノズル内で発生する発塵源への対策)が必要となる場合がある。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法の実施に用いることができる基板処理装置の一例について説明する。
下記の説明では、図1〜図3を参照しながら、本実施形態に係る基板処理装置の一例について説明する。
なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
図1に示す基板処理装置10は、本実施形態に係る半導体装置(デバイス)の製造工程において使用することができる装置の構成の一例である。基板処理装置10は、ウエハ200を収容する処理室201、加熱部として処理室201内を加熱するヒータ207、原料ガス供給部として処理室201内に原料ガスを供給するガス供給管310、ノズル410及びガス供給孔410a、反応ガス供給部として処理室201内に反応ガスを供給するガス供給管320、ノズル420及びガス供給孔420a、ヒータ207による加熱温度、各ガス供給孔410a,420aから供給されるガス種、ガス供給量(ガス流速)、ガス供給時間、1バッチ処理においてウエハ200上に膜を形成するために連続して行うサイクル数(連続サイクル数)、連続して基板を処理する回数(連続基板処理回数)、などを制御することが可能なよう構成される制御部としてのコントローラ121などを備えている。
反応管203の下方には、反応管203と同心円状に、マニホールド(インレットフランジ)209が配設されている。マニホールド209は、例えばステンレス(SUS)等の金属により構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド209の上端部は、反応管203の下端部に係合しており、反応管203を支持するように構成されている。
マニホールド209と反応管203との間には、シール部材としてのOリング220aが設けられている。マニホールド209がヒータベースに支持されることにより、反応管203は垂直に据え付けられた状態となる。主に、反応管203とマニホールド209とにより処理容器(反応容器)が構成される。処理容器の筒中空部には処理室201が形成されている。処理室201は、複数枚の基板としてのウエハ200を、後述するボート217によって水平姿勢で垂直方向に多段に積載した状態で収容可能に構成されている。
また、ガス供給管310,320のバルブ314,324よりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管510,520がそれぞれ接続されている。ガス供給管510,520には、上流方向から順に、MFC512,522及びバルブ514,524がそれぞれ設けられている。
シールキャップ219の処理室201と反対側には、後述するボート217を回転させる回転機構267が設置されている。回転機構267の回転軸255は、シールキャップ219を貫通してボート217に接続されている。回転機構267は、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。
シールキャップ219は、反応管203の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ115は、シールキャップ219を昇降させることで、ボート217を処理室201内外に搬入及び搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ115は、ボート217すなわちウエハ200を、処理室201内外に搬送する搬送装置(搬送機構)として構成されている。
また、マニホールド209の下方には、ボートエレベータ115によりシールキャップ219を降下させている間、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ219sが設けられている。シャッタ219sは、例えばSUS等の金属により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ219sの上面には、マニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリング220cが設けられている。シャッタ219sの開閉動作(昇降動作や回動動作等)は、シャッタ開閉機構115sにより制御される。
プロセスレシピは、後述する成膜処理における各工程(各ステップ)をコントローラ121に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、又は、プロセスレシピおよび制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。RAM121bは、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。
次に、本実施形態に係る半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、ウエハ200上に膜を形成する工程の一例について説明する。以下の説明において、基板処理装置10を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
以下、具体的に説明する。
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図1に示すように、複数枚のウエハ200が収容されたボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219は、Oリング220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。
処理室201内、すなわち、ウエハ200が存在する空間が所望の圧力(真空度)となるように真空ポンプ246によって真空排気される。この際、処理室201内の圧力は、圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づき、APCバルブ243がフィードバック制御される(圧力調整)。真空ポンプ246は、少なくともウエハ200に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電量がフィードバック制御される(温度調整)。ヒータ207による処理室201内の加熱は、少なくともウエハ200に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。続いて、回転機構267によりボート217及びウエハ200の回転を開始する。回転機構267によるボート217及びウエハ200の回転は、少なくとも、ウエハ200に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。
その後、原料ガス供給ステップ(原料ガスを供給する工程)、残留ガス除去ステップ(残留ガスを除去する工程)、反応ガス供給ステップ(反応ガスを供給する工程)、残留ガス除去ステップ(残留ガスを除去する工程)をこの順で所定回数行う。
バルブ314を開き、ガス供給管310へTMAガスを流す。TMAガスは、MFC312により流量調整され、ノズル410に開口するガス供給孔410aからウエハ200に対して供給される。すなわちウエハ200はTMAガスに暴露される。ガス供給孔410aから供給されたTMAガスは、処理室201内を通過して排気管231から排気される。
なお、原料ガス供給ステップでは、バルブ314を開いてガス供給管310内へTMAガス(原料ガス)を供給し、ノズル410にTMAガスのみ供給してもよいが、バルブ514も開いて、ガス供給管310内へキャリアガスとしてN2ガスを流し、TMAガスとN2ガスとの混合ガスとしてノズル410に供給してもよい。
原料ガス供給ステップにおいてノズル410のガス供給孔410aを通じてTMAガスを処理室201内のウエハ200に供給する際、1サイクルにおけるTMAガスの供給時間は20秒以下に制限する。
1サイクルにおける原料ガスの供給時間を短くすることにより、ノズル410内における原料ガスの滞留時間が短くなり、TMAガスが自己分解する前にノズル410外へ噴出させることが可能となる。本件開示者らの実験によれば、各サイクルの原料ガス供給ステップにおける原料ガス供給時間を20秒以内に抑えることで、TMA分子の分解成分同士が結合してノズル410内壁に付着することを抑制することができる。
ノズル410内でTMAガスが分解してノズル410の内壁に付着することを抑制する観点から、各サイクルの原料ガス供給ステップにおけるTMAガスの供給時間は、20秒以下が好ましく、12秒以下がより好ましい。
一方、1サイクルにおけるTMAガスの供給時間を短くするほど、ウエハ200上に所望の膜厚を形成するためのサイクル数が増大して生産性の低下につながる。そのため、1サイクルにおけるTMAガスの供給時間は2秒以上とすることが好ましく、5秒以上とすることがより好ましい。
原料ガス供給ステップにおいてノズル410のガス供給孔410aを通じてTMAガスを処理室201内のウエハ200に供給する際、原料ガスノズル410内の原料ガスの圧力を50Pa以下に制限する。
なお、「原料ガスノズル410内の原料ガスの圧力」とは、原料ガスノズル410内に原料ガスのみを供給する場合は、ノズル410の内圧を意味し、原料ガスノズル410内に原料ガスと不活性ガスの混合ガスを供給する場合は、原料ガスの分圧を意味する。また、原料ガスノズル410内に原料ガス単独で供給する場合であっても、原料ガスと不活性ガスの混合ガスを供給する場合であっても、原料ガスノズル内の原料ガスによるノズル410内での最大圧力を50Pa以下に制限する。例えば、原料ノズル410のガス供給孔410aの大きさが全て同じで等間隔に設けられている場合は、ノズル410の最下部における内圧が最大となる。以下、原料ガス供給工程における原料ガスノズル内の原料ガスの圧力を「ノズル410内の原料ガス圧」、「ノズル410内のTMAガス圧」と称する場合がある。
しかし、TMAガスを供給する際、ノズル410内のTMAガス圧を50Pa以下に制限することで、TMAガスの濃度が下がり、TMAガスが自己分解してノズル410の内壁に堆積してしまうことを効果的に抑制することができる。TMA成分同士の結合によるノズル410内壁への堆積を抑制する観点から、ノズル410内のTMAガス圧は45Pa以下とすることが好ましく、30Pa以下とすることがより好ましい。
ヒータ207は、処理室201内の温度(処理温度)が、500℃以下となるように加熱する。処理温度を500℃以下に抑えて成膜を行なえば、TMAガスの過剰な熱分解が抑制され、分解によって生じるTMA成分がノズル410の内壁に付着することを抑制することができる。その結果、ノズル410のメンテナンス周期を伸ばすことができる。TMAガスの過剰な熱分解を抑制する観点から、処理温度は、500℃以下とすることが好ましい。また、効率的に薄膜を形成するという観点から、処理温度は、200℃以上、より好ましくは400℃以上とすることが好ましい。処理温度を400℃以上することで、反応性が高く、効率的な薄膜形成が可能となる。
Al含有層が形成された後、バルブ314を閉じ、TMAガスの供給を停止する。このとき、APCバルブ243は開いたままとして、真空ポンプ246により処理室201内を真空排気し、処理室201内に残留する未反応又はAl含有層形成に寄与した後のTMAガスを処理室201内から排除する。
また、バルブ514,524を開き、N2ガスの処理室201内へ供給する。なお、原料供給ステップでバルブ514を既に開いてN2ガスをTMAガスとの混合ガスとして処理室201内へ供給している場合はバルブ524を開いてN2ガスの処理室201内へ供給する。N2ガスはパージガスとして作用し、処理室201内に残留する未反応又はAl含有層形成に寄与した後のTMAガスを処理室201内から排除する効果を高めることができる。なお、バルブ514,524からのN2ガスは残留ガス除去ステップの間、常に流し続けてもよいし、断続的(パルス的)に供給してもよい。
処理室201内の残留ガスを除去した後、バルブ514,524を閉じると共に、バルブ324を開き、ガス供給管320内に反応ガスであるO3ガスを流す。O3ガスは、MFC322により流量調整され、ノズル420のガス供給孔420aから処理室201内のウエハ200に対して供給され、排気管231から排気される。すなわちウエハ200はO3ガスに暴露される。
なお、バルブ514は閉めず、N2ガスの流量をMFC512によって調整し、ガス供給管310内を流れるN2ガスの流量を低下させてもよい。N2ガスが、ガス供給管310を経てノズル410のガス供給孔410aから処理室201内に供給されることで、ノズル410内へのO3ガスの侵入(逆流)を防止することができる。
MFC322で制御するO3ガスの供給流量は、例えば、5〜40slm、好ましくは5〜30slm、より好ましくは10〜20slmの範囲内の流量とする。O3ガスをウエハ200に対して供給する時間は、例えば、1〜120秒、好ましくは5〜90秒、より好ましくは10〜60秒の範囲内とする。
AlO層が形成された後、バルブ324を閉じてO3ガスの供給を停止する一方、バルブ514,524を開いてノズル410,420のガス供給孔410a,420aから処理室201内にN2ガスを供給する。このとき、処理室201内に供給するN2ガスの供給量は、例えば、原料ガス供給ステップ後の残留ガス除去ステップと同様の供給量とすればよい。
ガス供給孔410a,420aから処理室201内にN2ガスを供給することで、処理室201内に残留する未反応もしくはAlO層の形成に寄与した後のO3ガスや反応副生成物を処理室201内から排除する。このとき、処理室201内に残留するガス等を完全に排除しなくてもよい点は、原料ガス供給ステップ後の残留ガス除去ステップと同様である。
上述の原料ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップ、反応ガス供給ステップ、残留ガス除去ステップを順に行うサイクルを連続して1回以上(所定回数)行うことにより、ウエハ200上にAlO膜が形成される。1バッチ処理において各基板上の膜の形成のために連続して行うサイクル数(連続サイクル数)は、最終的に形成するAlO膜において必要とされる膜厚に応じて適宜選択されるが、本実施形態においては、100サイクル(100回)以下に制限する。
前述したように、各サイクルの原料ガス供給ステップにおける原料ガスの供給時間を20秒以下、原料ガスノズル410内の原料ガス圧を50Pa以下、処理温度を500℃以下に制限することで、ノズル410の内壁にTMA成分の付着を抑制することができるが、1バッチ処理におけるサイクル数(連続サイクル数)が増えるほどTMA成分がノズル410の内壁に付着し易くなる。本実施形態では、連続サイクル数を100サイクル以下に制限することで、TMA成分がノズル410の内壁に付着することをより効果的に抑制することができる。
成膜ステップ(1バッチ処理における最後の反応ガス供給ステップ)が終了したら、バルブ514,524を開き、ガス供給管310,320のそれぞれからN2ガスを処理室201内へ供給し、排気管231から排気する。N2ガスはパージガスとして作用し、処理室201内に残留するガスや副生成物が処理室201内から除去される(アフターパージ)。その後、処理室201内の雰囲気がN2ガスに置換され(N2ガス置換)、処理室201内の圧力は常圧に復帰される(大気圧復帰)。
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降され、マニホールド209の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ200が、ボート217に支持された状態でマニホールド209の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。ボートアンロードの後は、シャッタ219sが移動させられ、マニホールド209の下端開口がOリング220cを介してシャッタ219sによりシールされる(シャッタクローズ)。処理済のウエハ200は、反応管203の外部に搬出された後、ボート217より取り出される(ウエハディスチャージ)。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、上述したように(1)各サイクルの原料ガス供給ステップにおける原料ガスの供給時間を20秒以下、(2)原料ガスノズル410内の原料ガス圧を50Pa以下、(3)処理温度を500℃以下、及び(4)連続サイクル数を100回以下に制限することで、TMAガスの分解によって生じるTMA成分がノズル410の内壁に付着することが抑制される。その結果、ノズル410内の堆積物がパーティクルとなって(すなわち発塵して)処理室201内に収容されたウエハ200上に付着し、膜中に不純物として取り込まれてしまうことを抑制することができ、また、ノズル410のメンテナンス周期を伸ばすことができる。
図4は、第2実施形態に係る基板処理装置の縦型処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示している。本実施形態に係る基板処理装置20は、反応ガスを供給するノズル420に通じるガス供給管320とは別に、反応ガスを供給するガス供給管610が原料ガスを供給するガス供給管310に接続している。ガス供給管610には、ガス供給管310との接続部(合流部)よりも上流側に、上流方向から順に、MFC612及びバルブ614が設けられている。本実施形態に係る基板処理装置20は、図1に示す基板処理装置10においてガス供給管310を通じて不活性ガスを供給するガス供給ラインとしてのガス供給管510、MFC512、バルブ514に代えて、ガス供給管310を通じて反応ガスを供給するガス供給ラインとしてのガス供給管610、MFC612、バルブ614を備えていること以外は、図1に示す基板処理装置10と同様の構成を有している。
原料ガス供給ステップにて、バルブ314を開き、ガス供給管310へTMAガスを流し、ノズル410のガス供給孔410aを通じて処理室201内にTMAガスを供給する。このとき、O3ガスを供給するためのバルブ614は閉じたままとする。第1実施形態と同様、(1)各サイクルの原料ガス供給ステップにおける原料ガスの供給時間を20秒以下、(2)原料ガスノズル410内の原料ガス圧を50Pa以下、(3)処理温度を500℃以下、及び(4)連続サイクル数を100回以下に制限する。
図5は、第3実施形態における成膜シーケンスを示している。第3実施形態は、図1に示す構成を有する基板処理装置10を用いて実施することができる。
第3実施形態では、原料ガス供給ステップ及び残留ガス除去ステップを、第1実施形態における原料ガス供給ステップ及び残留ガス除去ステップとそれぞれ同様に行う。
すなわち、原料ガス供給ステップ後の残留ガス除去ステップでは、第1実施形態と同様、バルブ514、524を開けてガス供給管310,320及びノズル410,420を通じて処理室201内にN2ガスを供給する。そして、残留ガス除去ステップから反応ガス供給ステップに移行する際、バルブ524を閉めてノズル420からのN2ガスの供給は停止するが、バルブ514は閉めずにノズル410からのN2ガスの供給を継続する。そして、反応ガス供給ステップでは、N2ガスの流量をMFC512によって調整し、図5に示すように、ガス供給管310内を流れるN2ガスの流量を低下させる。
一方、ノズル420のガス供給孔420aからはO3ガスが処理室201内に供給されるが、N2ガスが、ガス供給管310を経てノズル410のガス供給孔410aから処理室201内に供給されることで、処理室201内のO3ガスがガス供給孔410aからノズル410内に侵入(逆流)を調整することができる。
なお、反応ガス供給ステップでは、バルブ514も閉めてN2ガスの供給を定期的に停止してもよい。反応ガス供給ステップにおいてバルブ514を閉めてN2ガスの供給を停止した場合、処理室201内に供給されたO3ガスが、ガス供給孔410aを通じてノズル410内に侵入(逆流)することになる。
このようにすることで、反応ガス供給ステップで、原料ガスノズル410内に残留するTMAと逆流O3とが反応してノズル410の内壁がAlO膜でプリコーティングされ、ノズル410の内壁にTMA成分が付着することを効果的に抑制することができる。
図6は、第4実施形態における成膜シーケンスを示している。第4実施形態は、第3実施形態の変形例であり、毎回のサイクルの残留ガス除去ステップにおいて、バルブ514を閉じてノズル410から処理室201内へのN2ガスの供給を停止させる。なお、第4実施形態も図1に示す構成を有する基板処理装置10を用いて実施することができる。
第4実施形態では、原料ガス供給ステップ及び残留ガス除去ステップを、第1実施形態における原料ガス供給ステップ及び残留ガス除去ステップとそれぞれ同様に行う。
そして、残留ガス除去ステップから反応ガス供給ステップに移行する際、バルブ324を開いてガス供給管320にO3ガスを流してノズル420のガス供給孔420aからO3ガスを処理室201内に供給すると共に、バルブ514,524を閉めてノズル410から処理室201内へのN2ガスの供給を停止する。これにより、処理室201に供給されたO3ガスが、ガス供給孔410aを通じてノズル410内に侵入(逆流)する。ノズル410内に残留するTMAと逆流O3とが反応してノズル410の内壁がAlO膜でプリコーティングされ、ノズル410の内壁にTMA成分が付着することを効果的に抑制することができる。
また、不活性ガスとしては、N2ガスを用いる例について説明したが、これに限らず、例えば、Arガス、Heガス、Neガス、Xeガス等の希ガスを用いてもよい。
成膜の際、1サイクルにおける原料ガスの供給時間、原料ガスノズル内の内圧、連続サイクル数、連続して行う基板処理の回数、処理温度を種々変更して成膜を行い、成膜条件と、原料ガスを供給するノズル(原料ガスノズル)の内壁への付着物の量との関係を調べた。
原料ガス供給工程における原料ガスの供給量を200sccm、処理温度を500℃に設定し、1サイクル当たりの原料ガスの供給時間及び原料ガスノズル内の原料ガスの圧力を変化させて成膜を行った。なお、原料ガスノズル内の原料ガスの分圧を調整するため、原料ガスと共にN2ガスをガス供給管内に流して混合ガスとし、N2ガスの流量を調整することで原料ガスノズル内の内圧(原料ガスの分圧)を調整した。また、原料ガスノズル内の内圧として、最も付着物が付着しやすいノズル最下部における内圧を測定した。
・処理温度:500℃
・TMAガス供給量:200sccm
なお、N2ガスはTMAガスと混合して原料ガスノズルに供給した。
原料ガスノズルへの原料ガスの供給時間が増加するほど、また、原料ガスノズル内の原料ガスの圧力を高くするほど、ノズル内での原料ガスの分解によるノズル内壁への付着物の量が多くなる傾向があった。
この実験結果から、処理温度を500℃以下とし、各サイクルにおける原料ガスの供給時間は20秒以下、原料ガスノズル内のTMAガスの分圧は50Pa以下に制限すれば、原料ガスノズル内に原料ガスの自己分解に起因する付着物の付着量を効果的に抑制することができることがわかった。
処理温度を500℃、原料ガスの供給量を200sccm、原料ガス供給ノズル内のN2ガスの分圧を50Paに設定し、1サイクル当たりの原料ガス供給時間及び連続サイクル数を変化させて成膜を行い、さらに、成膜処理後は新たなウエハを処理室に搬入して連続して処理(基板処理)を行い、原料ガスノズルの付着物の付着量(着色度合)を評価した。
図8は、原料ガス供給工程において原料ガスノズルから処理室内に供給する原料ガス供給時間、連続サイクル数、及び連続して行う基板処理の回数と、原料ガスノズル内壁の付着物による黒色化との関係を示している。原料ガス供給時間を9秒にして成膜を行った場合、100サイクルまで原料ガスノズルの黒色化は見られなかった。また、基板処理を連続して4回行っても原料ガスノズルの黒色化は見られなかった。
一方、原料ガス供給時間を11秒にして成膜を行った場合、100サイクルまで原料ガスノズルの黒色化は見られなかった。
121 コントローラ(制御部の一例)
200 ウエハ(基板の一例)
201 処理室
202 処理炉
310,320,510、520、610 ガス供給管
312,322,512、522、612 MFC
314,324,514、524、614 バルブ
410、420 ノズル
410a、420a ガス供給孔(ガス供給部の一例)
Claims (5)
- 複数の基板が積載された状態で収容された処理室内を加熱しつつ、前記処理室に、前記複数の基板の積載方向に延在するノズルであって、前記複数の基板の積載領域に対応する位置に開口する複数のガス供給孔を有する原料ガスノズルから、原料ガスを供給する原料ガス供給工程と、
前記処理室に、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給工程と、
を有し、
前記原料ガス供給工程と前記反応ガス供給工程とを交互に1回ずつ行うことを1サイクルとして当該サイクルを1又は複数回行い、下記の(1)〜(4)の条件を満たして前記複数の基板上に膜を形成する半導体装置の製造方法。
(1)各サイクルの前記原料ガス供給工程における前記原料ガスの供給時間:20秒以下
(2)前記原料ガス供給工程における前記原料ガスノズル内の前記原料ガスの圧力:50Pa以下
(3)前記原料ガス供給工程における前記処理室内の温度:500℃以下
(4)前記基板上の膜の形成のために連続して行うサイクル数:100回以下 - 前記原料ガス供給工程後、前記原料ガスノズル内に前記反応ガスを供給して前記原料ガスノズルの内壁をプリコーティングする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記反応ガス供給工程において、前記原料ガスノズル内に不活性ガスを供給しつつ、前記処理室に供給された前記反応ガスを前記原料ガスノズルの前記複数のガス供給孔から前記原料ガスノズル内に逆流させることを行う請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 複数の基板が積載された状態で収容された基板処理装置の処理室内を加熱しつつ、前記処理室に、前記複数の基板の積載方向に延在するノズルであって、前記複数の基板の積載領域に対応する位置に開口する複数のガス供給孔を有する原料ガスノズルから、原料ガスを供給する原料ガス供給手順と、
前記処理室に、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給手順と、
を有し、
前記原料ガス供給手順と前記反応ガス供給手順とを交互に1回ずつ行うことを1サイクルとして当該サイクルを1又は複数回行い、下記の(1)〜(4)の条件を満たして前記複数の基板上に膜を形成する手順を、コンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
(1)各サイクルの前記原料ガス供給手順における前記原料ガスの供給時間:20以下
(2)前記原料ガス供給手順における前記原料ガスノズル内の前記原料ガスの圧力:50Pa以下
(3)前記原料ガス供給手順における前記処理室内の温度:500℃以下
(4)前記基板上の膜の形成のために連続して行うサイクル数:100回以下 - 複数の基板を積載した状態で収容する処理室と、
前記処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室の前記複数の基板の積載方向に延在するノズルであって、前記複数の基板の積載領域に対応する位置に開口する複数のガス供給孔を有する原料ガスノズルを有し、前記原料ガスノズルから前記処理室に、原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記処理室に、前記原料ガスと反応する反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記複数の基板が積載された状態で収容された前記処理室内を加熱しつつ、前記処理室に前記原料ガスノズルから前記原料ガスを供給する原料ガス供給処理と、前記処理室に前記反応ガスを供給する反応ガス供給処理とを交互に1回ずつ行うことを1サイクルとして当該サイクルを1又は複数回行い、下記の(1)〜(4)の条件を満たすように前記加熱部、前記原料ガス供給部、及び前記反応ガス供給部を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
(1)各サイクルの前記原料ガス供給処理における前記原料ガスの供給時間:20秒以下
(2)前記原料ガス供給処理における前記原料ガスノズル内の前記原料ガスの圧力:50Pa以下
(3)前記原料ガス供給処理における前記処理室内の温度:500℃以下
(4)前記基板上の膜の形成のために連続して行うサイクル数:100回以下
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