JP2020113743A - 窒化膜の成膜方法、および窒化膜の成膜装置 - Google Patents
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Abstract
Description
窒化される元素を含む原料ガスを基板に供給し、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程と、
水素ガスを含む改質ガスをプラズマ化し、プラズマ化した前記改質ガスで、前記元素を含む層を改質する工程と、
窒素を含む窒化ガスを熱で活性化し、熱で活性化した前記窒化ガスで、前記元素を含む層を熱窒化する工程と
を含むサイクルを複数回繰り返す。
図1は、一実施形態に係る成膜装置を示す図である。成膜装置1は、ALD(Atomic Layer Deposition)法で、窒化膜を基板に形成する。窒化膜は、例えばシリコン窒化膜である。シリコン窒化膜は、原料ガス(例えばジクロロシランガス)と、窒化ガス(例えばアンモニアガス)とを交互に基板に供給することにより、基板上に形成される。成膜装置1は、例えば、処理ユニット10と、除害装置50と、排気源51と、制御部100とを備える。
図4は、一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。図4に示す工程は、制御部100による制御下で、基板2を替えて繰り返し実施される。
実施例1では、図5に示すサイクル(工程S121〜S126)を図6に示す動作タイミングで77回実施することにより、シリコン窒化膜をシリコンウエハ上に形成した。原料ガスとしては、DCSガスを使用した。改質ガスとしては、H2ガスを91体積%、N2ガスを9体積%含むものを用いた。改質ガスは、プラズマ化した。窒化ガスとしては、NH3ガスを使用した。窒化ガスは、プラズマ化しなかった。パージガスとしては、N2ガスを使用した。サイクルを繰り返す間、シリコンウエハの温度は550℃に維持した。
実施例5では、図11に示すサイクル(工程S121〜S126、S131〜S132)を図12に示す動作タイミングで99回実施することにより、シリコン炭窒化膜をシリコンウエハ上に形成した。原料ガスとしては、DCSガスを使用した。改質ガスとしては、H2ガスを91体積%、N2ガスを9体積%含むものを用いた。改質ガスは、プラズマ化した。導入ガスとしては、C4H6ガスを使用した。導入ガスは、プラズマ化しなかった。不純物の導入(工程S132)における処理容器11の内部の気圧は1200Pa(9Torr)であった。窒化ガスとしては、NH3ガスを使用した。窒化ガスは、プラズマ化しなかった。パージガスとしては、N2ガスを使用した。サイクルを繰り返す間、シリコンウエハの温度は550℃に維持した。
2 基板
11 処理容器
70 原料ガス供給機構
75 改質ガス供給機構
80 窒化ガス供給機構
85 パージガス供給機構
90 プラズマ発生機構
100 制御部
Claims (14)
- 窒化される元素を含む原料ガスを基板に供給し、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程と、
水素ガスを含む改質ガスをプラズマ化し、プラズマ化した前記改質ガスで、前記元素を含む層を改質する工程と、
窒素を含む窒化ガスを熱で活性化し、熱で活性化した前記窒化ガスで、前記元素を含む層を熱窒化する工程と
を含むサイクルを複数回繰り返す、窒化膜の成膜方法。 - 前記改質ガスは、水素ガスと、不活性ガスとを含む、請求項1に記載の窒化膜の成膜方法。
- 窒化される元素を含む原料ガスを基板に供給し、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程と、
不活性ガスを含む改質ガスをプラズマ化し、プラズマ化した前記改質ガスで、前記元素を含む層を改質する工程と、
窒素を含む窒化ガスを熱で活性化し、熱で活性化した前記窒化ガスで、前記元素を含む層を熱窒化する工程と
を含むサイクルを複数回繰り返す、窒化膜の成膜方法。 - 前記サイクルは、前記元素を含む層を改質する工程を、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程の後であって且つ前記元素を含む層を熱窒化する工程の前に含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の窒化膜の成膜方法。
- 前記サイクルは、前記元素を含む層を改質する工程を、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程の後であって且つ前記元素を含む層を熱窒化する工程の後に含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の窒化膜の成膜方法。
- 前記サイクルは、前記元素を含む層を改質する工程を、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程の後であって且つ前記元素を含む層を熱窒化する工程の前と、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程の後であって且つ前記元素を含む層を熱窒化する工程の後との両方に含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化膜の成膜方法。
- 前記サイクルは、炭素、酸素、ホウ素、およびフッ素から選ばれる少なくとも1つ以上の不純物を含む導入ガスを前記基板に供給し、前記元素を含む層に対して前記不純物を導入する工程を更に含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の窒化膜の成膜方法。
- 前記サイクルは、前記元素を含む層に対して前記不純物を導入する工程を、前記元素を含む層を改質する工程の後であって且つ前記元素を含む層を熱窒化する工程の前に含む、請求項7に記載の窒化膜の成膜方法。
- 前記サイクルを複数回繰り返す間、前記基板の温度は550℃未満である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の窒化膜の成膜方法。
- 処理容器と、
前記処理容器の内部に収容される基板を加熱する加熱部と、
前記処理容器の内部に、窒化される元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給機構と、
前記処理容器の内部に、水素ガスを含む改質ガスを供給する改質ガス供給機構と、
前記改質ガスをプラズマ化するプラズマ発生機構と、
前記処理容器の内部に、窒素を含む窒化ガスを供給する窒化ガス供給機構と、
前記加熱部と、前記原料ガス供給機構と、前記改質ガス供給機構と、前記プラズマ発生機構と、前記窒化ガス供給機構とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記原料ガスを基板に供給し、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程と、
プラズマ化した前記改質ガスで、前記元素を含む層を改質する工程と、
熱で活性化した前記窒化ガスで、前記元素を含む層を熱窒化する工程と
を含むサイクルを複数回繰り返し実行する、窒化膜の成膜装置。 - 前記改質ガスは、水素ガスと、不活性ガスとを含む、請求項10に記載の窒化膜の成膜装置。
- 処理容器と、
前記処理容器の内部に収容される基板を加熱する加熱部と、
前記処理容器の内部に、窒化される元素を含む原料ガスを供給する原料ガス供給機構と、
前記処理容器の内部に、不活性ガスを含む改質ガスを供給する改質ガス供給機構と、
前記改質ガスをプラズマ化するプラズマ発生機構と、
前記処理容器の内部に、窒素を含む窒化ガスを供給する窒化ガス供給機構と、
前記加熱部と、前記原料ガス供給機構と、前記改質ガス供給機構と、前記プラズマ発生機構と、前記窒化ガス供給機構とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記原料ガスを基板に供給し、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程と、
プラズマ化した前記改質ガスで、前記元素を含む層を改質する工程と、
熱で活性化した前記窒化ガスで、前記元素を含む層を熱窒化する工程と
を含むサイクルを複数回繰り返し実行する、窒化膜の成膜装置。 - 前記処理容器の内部に、前記元素を含む層に対して炭素、酸素、ホウ素、およびフッ素から選ばれる少なくとも1つ以上の不純物を導入する導入ガスを供給する導入ガス供給機構を更に備え、
前記制御部は、前記導入ガス供給機構を更に制御し、
前記サイクルは、前記元素を含む層に対して前記不純物を導入する工程を更に含む、請求項10〜12のいずれか1項に記載の窒化膜の成膜装置。 - 前記制御部は、前記サイクルを複数回繰り返す間、前記基板の温度を550℃未満に保つ、請求項10〜13のいずれか1項に記載の窒化膜の成膜装置。
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