Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7638766B2 - 成膜方法及び処理装置 - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7638766B2 - 成膜方法及び処理装置 - Google Patents

成膜方法及び処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7638766B2
JP7638766B2 JP2021063969A JP2021063969A JP7638766B2 JP 7638766 B2 JP7638766 B2 JP 7638766B2 JP 2021063969 A JP2021063969 A JP 2021063969A JP 2021063969 A JP2021063969 A JP 2021063969A JP 7638766 B2 JP7638766 B2 JP 7638766B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gas
boron
containing gas
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021063969A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022159644A (ja
Inventor
圭太 熊谷
尋斗 藤川
諒 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2021063969A priority Critical patent/JP7638766B2/ja
Priority to US17/656,324 priority patent/US12112943B2/en
Priority to KR1020220036468A priority patent/KR20220138335A/ko
Publication of JP2022159644A publication Critical patent/JP2022159644A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7638766B2 publication Critical patent/JP7638766B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/65Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by treatments performed before or after the formation of the materials
    • H10P14/6502Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by treatments performed before or after the formation of the materials of treatments performed before formation of the materials
    • H10P14/6506Formation of intermediate materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/32Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H10P14/3202Materials thereof
    • H10P14/3214Materials thereof being Group IIIA-VA semiconductors
    • H10P14/3216Nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/38Borides
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment
    • H10B12/02Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/03Making the capacitor or connections thereto
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/24Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/29Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
    • H10P14/2901Materials
    • H10P14/2902Materials being Group IVA materials
    • H10P14/2905Silicon, silicon germanium or germanium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/32Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H10P14/3202Materials thereof
    • H10P14/3238Materials thereof being insulating materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/32Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H10P14/3242Structure
    • H10P14/3244Layer structure
    • H10P14/3248Layer structure consisting of two layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411Silicon, silicon germanium or germanium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3414Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
    • H10P14/3416Nitrides
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3438Doping during depositing
    • H10P14/3441Conductivity type
    • H10P14/3444P-type
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/40Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials
    • H10P14/416Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials of highly doped semiconductor materials, e.g. polysilicon layers or amorphous silicon layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/63Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
    • H10P14/6326Deposition processes
    • H10P14/6328Deposition from the gas or vapour phase
    • H10P14/6334Deposition from the gas or vapour phase using decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/68Organic materials, e.g. photoresists
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/69Inorganic materials
    • H10P14/6903Inorganic materials containing silicon
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/73Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for insulating materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P76/00Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography
    • H10P76/40Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography of masks comprising inorganic materials
    • H10P76/405Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography of masks comprising inorganic materials characterised by their composition, e.g. multilayer masks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

本開示は、成膜方法及び処理装置に関する。
ウエハ表面にボロン系薄膜からなるシード層を形成した後にカーボン膜を形成する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2017-210640号公報
本開示は、密着性が良好なホウ素含有シリコン膜を形成できる技術を提供する。
本開示の一態様による成膜方法は、ホウ素含有ガスと窒素含有ガスと水素ガスとを含む第1処理ガスを基板に供給し、前記基板の上に窒化ホウ素膜を形成する工程と、前記ホウ素含有ガスとシリコン含有ガスと水素ガスとを含む第2処理ガスを前記基板に供給し、前記窒化ホウ素膜の上にホウ素含有シリコン膜を形成する工程と、を有する。
本開示によれば、密着性が良好なホウ素含有シリコン膜を形成できる。
実施形態の処理装置の一例を示す概略図 実施形態の成膜方法の一例を示すフローチャート 実施形態の成膜方法の一例を示す工程断面図 基板表面における結合状態を説明するための図 B-Si膜が用いられる半導体装置の製造工程の一部分を示す図 B-Si膜の密着性の評価方法を説明するための図 B-Si膜の密着性の評価結果を示す図 B-Si膜の密着性の評価結果を示す図 B-Si膜の密着性の評価結果を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔処理装置〕
図1を参照し、実施形態の処理装置の一例について説明する。
処理装置100は、縦型のバッチ式成膜装置として構成されている。処理装置100は、有天井の円筒状の外管101と、外管101の内側に設けられ、円筒状の内管102とを備えている。外管101及び内管102は、例えば石英製であり、内管102の内側領域が、処理対象である基板Wを複数枚一括して処理する処理室Sとなっている。基板Wは、例えば半導体ウエハであってよい。
外管101と内管102とは環状空間104を隔てつつ水平方向に沿って互いに離れており、各々の下端部において、ベース材105に接合されている。内管102の上端は、外管101の天井部から離隔されており、処理室Sの上方が環状空間104に連通されるようになっている。処理室Sの上方に連通される環状空間104は排気路となる。処理室Sに供給され、拡散されたガスは、処理室Sの下方から処理室Sの上方へと流れて、環状空間104に吸引される。環状空間104の、例えば下端には排気配管106が接続されており、排気配管106は、排気装置107に接続されている。排気装置107は真空ポンプ等を含んで構成され、処理室Sを排気し、また、処理室Sの内部の圧力を処理に適切な圧力となるように調節する。
外管101の外側には、加熱装置108が、処理室Sの周囲を取り囲むように設けられている。加熱装置108は、処理室Sの内部の温度を処理に適切な温度となるように調節し、複数枚の基板Wを一括して加熱する。
処理室Sの下方はベース材105に設けられた開口109に連通している。開口109には、例えば、ステンレス鋼により円筒状に成形されたマニホールド110がOリング等のシール部材111を介して連結されている。マニホールド110の下端は開口となっており、この開口を介してボート112が処理室Sの内部に挿入される。ボート112は、例えば石英製であり、複数の支柱113を有している。支柱113には、溝(図示せず)が形成されており、この溝により、複数枚の被処理基板が一度に支持される。これにより、ボート112は、複数枚(例えば50~150枚)の基板Wを多段に載置することができる。複数の基板Wを載置したボート112が、処理室Sの内部に挿入されることで、処理室Sの内部には、複数の基板Wを収容することができる。
ボート112は、石英製の保温筒114を介してテーブル115の上に載置される。テーブル115は、例えばステンレス鋼により形成された蓋部116を貫通する回転軸117上に支持される。蓋部116は、マニホールド110の下端の開口を開閉する。蓋部116の貫通部には、例えば、磁性流体シール118が設けられ、回転軸117を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部116の周辺部とマニホールド110の下端との間には、例えばOリングよりなるシール部材119が介設され、処理室Sの内部の気密性を保持している。回転軸117は、例えばボートエレベータ等の昇降機構(図示せず)に支持されたアーム120の先端に取り付けられている。これにより、ボート112及び蓋部116等は、一体的に鉛直方向に昇降されて処理室Sに対して挿脱される。
処理装置100は、処理室Sの内部に、処理ガスを供給する処理ガス供給部130を有している。本実施形態において、処理ガス供給部130は、ホウ素含有ガス供給源131a、窒素含有ガス供給源131b、シリコン含有ガス供給源131c及び不活性ガス供給源131dを含む。
ホウ素含有ガス供給源131aは、流量制御器(MFC)132a及び開閉弁133aを介してガス供給口134aに接続されている。窒素含有ガス供給源131bは、流量制御器(MFC)132b及び開閉弁133bを介してガス供給口134bに接続されている。シリコン含有ガス供給源131cは、流量制御器(MFC)132c及び開閉弁133cを介してガス供給口134cに接続されている。不活性ガス供給源131dは、流量制御器(MFC)132d及び開閉弁133dを介してガス供給口134dに接続されている。ガス供給口134a~134dはそれぞれ、マニホールド110の側壁を水平方向に沿って貫通するように設けられ、供給されたガスを、マニホールド110の上方にある処理室Sの内部に向けて拡散させる。
ホウ素含有ガス供給源131aから供給されるホウ素含有ガスは、例えば熱CVDによりホウ素含有シリコン膜(B-Si膜)を形成するために用いられる。また、ホウ素含有ガス供給源131aから供給されるホウ素含有ガスは、下地上に、下地とB-Si膜との密着性を改善するために、熱CVDにより窒化ホウ素膜(BN膜)を形成するために用いられる。ホウ素含有ガスとしては、例えばジボラン(B)等のボラン系ガス、三塩化ボロン(BCl)や、これらのガスを水素(H)、窒素(N)等で希釈したガスを利用できる。
窒素含有ガス供給源131bから供給される窒素含有ガスは、例えばホウ素含有ガスと共にBN膜を形成するために用いられる。窒素含有ガスとしては、例えばアンモニア(NH)、ジアゼン(N)、ヒドラジン(N)及びモノメチルヒドラジン(CH(NH)NH)等の有機ヒドラジン化合物からなる群から選択される1又は2以上のガスを利用できる。
シリコン含有ガス供給源131cから供給されるシリコン含有ガスは、例えばホウ素含有ガスと共にB-Si膜を形成するために用いられる。シリコン含有ガスとしては、例えばモノシラン(SiH)、ジシラン(Si)、ヘキサクロロジシラン(HCD)、ジクロロシラン(DCS)、ヘキサエチルアミノジシラン、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、テトラクロロシラン(TCS)、ジシリルアニン(DSA)、トリシリルアミン(TSA)及びビスターシャルブチルアミノシラン(BTBAS)からなる群から選択される1又は2以上のガスを利用できる。
不活性ガス供給源131dから供給される不活性ガスは、例えば処理室S内をパージするために用いられる。不活性ガスとしては、例えばNガスや、Arガス等の希ガスを利用できる。
処理装置100は、制御部150を有している。制御部150は、例えば、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなるプロセスコントローラ151を備えており、処理装置100の各構成部の制御は、プロセスコントローラ151が行う。プロセスコントローラ151には、ユーザーインターフェース152及び記憶部153が接続されている。
ユーザーインターフェース152は、入力部及び表示部を備える。入力部は、オペレータが処理装置100を管理するためにコマンドの入力操作等を行うためのタッチパネルディスプレイやキーボード等を含む。表示部は、処理装置100の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。
記憶部153は、処理装置100で実行される各種の処理をプロセスコントローラ151の制御にて実現するための制御プログラムや、処理装置100の各構成部に処理条件に応じた処理を実行させるためのプログラムを含んだ、所謂プロセスレシピを格納する。プロセスレシピは、記憶部153の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、CD-ROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、プロセスレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して適宜伝送させるようにしてもよい。
プロセスレシピは、必要に応じてユーザーインターフェース152からのオペレータの指示等にて記憶部153から読み出され、プロセスコントローラ151は、読み出されたプロセスレシピに従った処理を処理装置100に実行させる。
〔成膜方法〕
図2~図4を参照し、実施形態の成膜方法について、前述の処理装置100により実施される場合を例に挙げて説明する。ただし、実施形態の成膜方法は、前述の処理装置100とは異なる装置によっても実施可能である。
実施形態の成膜方法は、図2に示されるように、基板を準備する工程S1、基板の上にBN膜を形成する工程S2及びBN膜の上にB-Si膜を形成する工程S3を有する。
基板を準備する工程S1では、図3(a)に示されるように、基体11の上に下地12が形成された基板Wを準備する。本実施形態において、基体11の上に下地12が形成された複数枚(例えば50枚~150枚)の基板Wをボート112に搭載し、ボート112を処理装置100の処理室S内に下方から挿入することにより、複数枚の基板Wを処理室Sに搬入する。続いて、蓋部116でマニホールド110の下端開口部を閉じることにより処理室S内を密閉空間とする。この状態で処理室S内を真空引きして所定の減圧雰囲気に維持すると共に、加熱装置108への供給電力を制御して、基板温度を上昇させてプロセス温度に維持し、ボート112を回転させた状態とする。なお、下地12は、例えばSiN膜、SiCN膜であってよい。
BN膜を形成する工程S2では、図3(b)に示されるように、例えば熱CVDにより下地12の上にBN膜13を形成する。本実施形態において、ホウ素含有ガス供給源131aから処理室S内にホウ素含有ガスを供給すると共に窒素含有ガス供給源131bから処理室S内に窒素含有ガスを供給することにより、下地12の上にBN膜13を形成する。ホウ素含有ガスとしては、例えばB等のボラン系ガス、BClや、これらのガスをH、N等で希釈したガスを利用できる。窒素含有ガスとしては、例えばNH、N、N及びCH(NH)NH等の有機ヒドラジン化合物からなる群から選択される1又は2以上のガスを利用できる。BN膜13を形成する際の基板Wの温度は、例えば250℃~400℃であってよい。
B-Si膜を形成する工程S3では、図3(c)に示されるように、例えば熱CVDによりBN膜13の上にB-Si膜14を形成する。本実施形態において、ホウ素含有ガス供給源131aから処理室S内にホウ素含有ガスを供給すると共にシリコン含有ガス供給源131cから処理室S内にシリコン含有ガスを供給することにより、BN膜13の上にB-Si膜14を形成する。ホウ素含有ガスとしては、例えばBN膜を形成する工程S2において利用されるホウ素含有ガスと同じ種類のガスを利用できる。ただし、ホウ素含有ガスとしては、例えばBN膜を形成する工程S2において利用されるホウ素含有ガスと異なる種類のガスを利用してもよい。シリコン含有ガスとしては、例えばSiH、Si、HCD、DCS、ヘキサエチルアミノジシラン、HMDS、TCS、DSA、TSA及びBTBASからなる群から選択される1又は2以上のガスを利用できる。B-Si膜を形成する際の基板Wの温度は、例えば250℃~400℃であってよい。
所望の膜厚のB-Si膜を形成した後、処理室Sを排気装置107により排気すると共に、不活性ガス供給源131dから処理室Sに不活性ガスを供給して処理室S内のパージを行う。不活性ガスとしては、例えばNガスや、Arガス等の希ガスを利用できる。続いて、処理室Sを大気圧に戻した後、ボート112を下降させて基板Wを搬出する。
ところで、基板と膜の密着性は、その膜の水素(H)濃度に依存する。例えば図4に示されるように、基板Wの上に形成される膜のH濃度が高い場合、基板と膜の間では共有結合(図4中、破線で示す。)に加えて、分子間力による結合(図4中、一点鎖線で示す。)が生じるため、基板Wと膜Fの密着性が弱くなると考えられる。なお、図4において、Xは基板Wの表面の元素(例えばSi)を表す。例えば、前述のB-Si膜を形成する工程S3において形成されるB-Si膜14のH濃度は比較的高い(10%~20%程度である)ため、下地12の上にB-Si膜14を形成すると、下地12とB-Si膜14の密着性が弱くなりやすい。
これに対し、実施形態の成膜方法によれば、下地12の上にBN膜13を形成した後に該BN膜13の上にB-Si膜14を形成する。BN膜13は、元素分析によりB:50%、N:50%である結果が得られており、膜中に水素(H)を含まない又はほとんど含まない膜である。すなわち、実施形態の成膜方法によれば、下地12の上にB-Si膜14を形成するにあたり、下地12とB-Si膜14との間に、膜中にHを含まない又はほとんど含まないBN膜13を挿入する。これにより、密着性が良好なB-Si膜14を形成できる。
また、実施形態の成膜方法によれば、BN膜を形成する工程S2における成膜温度と、B-Si膜を形成する工程S3における成膜温度との間の温度差がない又は小さい。これにより、同じ処理室SでBN膜を形成する工程S2及びB-Si膜を形成する工程S3を行う場合、温度変更に伴う時間を短縮できるので生産性が向上する。また、ダミー基板に累積しているB-Si膜の剥がれを抑制できる。
〔B-Si膜の適用例〕
図5を参照し、実施形態の成膜方法によって形成されるB-Si膜が適用例について説明する。図5は、B-Si膜が用いられる半導体装置の製造工程の一部を示す図であり、DRAM(Dynamic Random Access Memory)の製造工程の一部を示す。
図5に示されるように、実施形態の成膜方法により形成されるB-Si膜は、例えばDRAMの製造工程において、層間絶縁膜21をエッチングしてキャパシタホール22を形成する際のハードマスク23として用いられる。キャパシタホール22の形成では、アスペクト比(深さ/孔径)が非常に大きいホールをエッチングする技術が求められる。なお、図5の例では、層間絶縁膜21は、SiO膜21aとSiN膜21bとの積層膜である。
従来、ハードマスク23としてはアモルファスシリコン(a-Si)膜が用いられているが、層間絶縁膜21をエッチングする際にはa-Si膜も僅かにエッチングされ得る。そして、キャパシタホール22のアスペクト比が大きくなると、a-Si膜がエッチングガスに晒される時間が長くなり、エッチングされる量が増加する。そのため、a-Si膜の膜厚を厚くすることにより、ハードマスク23としての機能を維持している。
これに対し、実施形態の成膜方法によって形成されるB-Si膜はa-Si膜よりも層間絶縁膜21に対する選択比が高いので、ハードマスク23の薄膜化を実現できる。また、実施形態の成膜方法では、下地(層間絶縁膜21)の上にBN膜を形成した後に該BN膜の上にハードマスク23としてのB-Si膜を形成するので、密着性が良好なB-Si膜を形成できる。このように実施形態の成膜方法によれば、DRAMの製造工程において用いられるハードマスク23として、膜厚が薄くかつ下地との密着性が良好なB-Si膜を提供できる。
〔実施例〕
まず、実施形態の成膜方法により形成したB-Si膜の密着性を評価した実施例について説明する。実施例では、表面にSiN膜が形成されたシリコンウエハ及び表面にSiCN膜が形成されたシリコンウエハを準備した。次いで、前述の処理装置100により、SiN膜、SiCN膜の上にBN膜及びB-Si膜を真空雰囲気下で連続して形成した。次いで、B-Si膜が形成されたシリコンウエハを550℃で30分間、熱処理した。
BN膜の成膜条件は以下である。
10%B/Hガス流量:700sccm
NHガス流量:100sccm
成膜温度:300℃
処理室内圧力:0.5Torr(66.7Pa)
膜厚:20nm
B-Si膜の成膜条件は以下である。
10%B/Hガス流量:800sccm
SiHガス流量:666sccm
成膜温度:250℃
処理室内圧力:0.5Torr(66.7Pa)
膜厚:580nm
続いて、シリコンウエハを熱処理する前後において、テープテストにより、それぞれのB-Si膜の密着性を評価した。テープテストでは、まず、カッターナイフ603でB-Si膜602を貫通してシリコンウエハ601に達する切り傷を碁盤目状に付けた(図6(a)及び図6(b)を参照)。なお、隣接する切り傷の間隔Lは2mmとし、切り傷を付ける際のカッターナイフ603の角度はB-Si膜602に対して35度~45度とした。次いで、図6(c)に示されるように、切り傷を付けたB-Si膜602にセロハン粘着テープ604を付着させた後、セロハン粘着テープ604の端を持って矢印Aの方向に引きはがし、B-Si膜602の膜剥がれの有無を観察した。
また、比較のために実施した比較例1について説明する。比較例1では、表面にSiN膜が形成されたシリコンウエハ及び表面にSiCN膜が形成されたシリコンウエハを準備した。次いで、SiN膜、SiCN膜の上にBN膜を形成することなく、前述の処理装置100により、実施例と同じ条件でB-Si膜を形成した。次いで、B-Si膜が形成されたシリコンウエハを550℃で30分間、熱処理した。また、シリコンウエハを熱処理する前後において、実施例と同じテープテストにより、それぞれのB-Si膜の密着性を評価した。
また、比較のために実施した比較例2について説明する。比較例2では、表面にSiN膜が形成されたシリコンウエハ及び表面にSiCN膜が形成されたシリコンウエハを準備した。次いで、前述の処理装置100により、SiN膜、SiCN膜の上にa-Si膜及びB-Si膜を真空雰囲気下で連続して形成した。次いで、B-Si膜が形成されたシリコンウエハを550℃で30分間、熱処理した。また、シリコンウエハを熱処理する前後において、実施例と同じテープテストにより、それぞれのB-Si膜の密着性を評価した。なお、a-Si膜は、シリコンウエハを470℃に加熱した状態でSiHガスを供給することにより、20nmの厚さで形成した。また、B-Si膜の成膜条件は、実施例と同じである。
図7~図9は、B-Si膜の密着性の評価結果を示す図であり、それぞれ実施例、比較例1及び比較例2の結果を示す。
図7に示されるように、下地の上にBN膜及びB-Si膜を真空雰囲気下で連続して形成した実施例では、下地がSiN膜とSiCN膜のいずれの場合でも、熱処理の前と後の両方においてB-Si膜の膜剥がれがないことが確認された。
これに対し、図8に示されるように、下地の上にBN膜を形成することなくB-Si膜を形成した比較例1では、下地がSiN膜とSiCN膜のいずれの場合でも、熱処理の前と後の両方においてB-Si膜の膜剥がれがあることが確認された。
また、図9に示されるように、下地の上にs-Si膜及びB-Si膜を真空雰囲気下で連続して形成した比較例2では、下地がSiN膜の場合、熱処理の前にはB-Si膜の膜剥がれはなく、熱処理の後にベベル部でB-Si膜の膜剥がれがあることが確認された。また、比較例2では、下地がSiCN膜の場合、熱処理の前と後の両方においてB-Si膜の膜剥がれがないことが確認された。
以上の結果から、下地の上にBN膜及びB-Si膜を真空雰囲気下で連続して形成することにより、下地の種類によらずに、下地の上に密着性が良好なB-Si膜を形成できることが示された。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、処理装置が複数の基板に対して一度に処理を行うバッチ式の装置である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理装置は基板を1枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。また、例えば処理装置は処理容器内の回転テーブルの上に配置した複数の基板を回転テーブルにより公転させ、第1のガスが供給される領域と第2のガスが供給される領域とを順番に通過させて基板に対して処理を行うセミバッチ式の装置であってもよい。
100 処理装置
130 処理ガス供給部
150 制御部
S 処理室

Claims (8)

  1. ホウ素含有ガスと窒素含有ガスと水素ガスとを含む第1処理ガスを基板に供給し、前記基板の上に窒化ホウ素膜を形成する工程と、
    前記ホウ素含有ガスとシリコン含有ガスと水素ガスとを含む第2処理ガスを前記基板に供給し、前記窒化ホウ素膜の上にホウ素含有シリコン膜を形成する工程と、
    を有する、成膜方法。
  2. 前記窒化ホウ素膜を形成する工程及び前記ホウ素含有シリコン膜を形成する工程は、真空雰囲気下で連続して行われる、
    請求項1に記載の成膜方法。
  3. 前記窒化ホウ素膜を形成する工程及び前記ホウ素含有シリコン膜を形成する工程は、同じ処理室で連続して行われる、
    請求項1又は2に記載の成膜方法。
  4. 前記ホウ素含有ガスは、B ガスであり、
    前記窒素含有ガスは、NH ガスである、
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の成膜方法。
  5. 前記ホウ素含有ガスは、B ガスであり、
    前記シリコン含有ガスは、SiH ガスである、
    請求項1乃至4のいずれか一項に記載の成膜方法。
  6. 前記窒化ホウ素膜を形成する工程の前に、表面にSiN膜又はSiCN膜が形成された前記基板を準備する工程を有する、
    請求項1乃至5のいずれか一項に記載の成膜方法。
  7. 前記窒化ホウ素膜は、前記基板を250℃~400℃に加熱した状態で成膜される、
    請求項1乃至6のいずれか一項に記載の成膜方法。
  8. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    ホウ素含有ガスと窒素含有ガスと水素ガスとを含む第1処理ガスを前記処理室内に供給し、前記処理室に収容された前記基板の上に窒化ホウ素膜を形成する工程と、
    前記ホウ素含有ガスとシリコン含有ガスと水素ガスとを含む第2処理ガスを前記処理室内に供給し、前記窒化ホウ素膜の上にホウ素含有シリコン膜を形成する工程と、
    を実行するように前記処理ガス供給部を制御するよう構成される、
    処理装置。
JP2021063969A 2021-04-05 2021-04-05 成膜方法及び処理装置 Active JP7638766B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021063969A JP7638766B2 (ja) 2021-04-05 2021-04-05 成膜方法及び処理装置
US17/656,324 US12112943B2 (en) 2021-04-05 2022-03-24 Method for forming film and processing apparatus
KR1020220036468A KR20220138335A (ko) 2021-04-05 2022-03-24 성막 방법 및 처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021063969A JP7638766B2 (ja) 2021-04-05 2021-04-05 成膜方法及び処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022159644A JP2022159644A (ja) 2022-10-18
JP7638766B2 true JP7638766B2 (ja) 2025-03-04

Family

ID=83448355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021063969A Active JP7638766B2 (ja) 2021-04-05 2021-04-05 成膜方法及び処理装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US12112943B2 (ja)
JP (1) JP7638766B2 (ja)
KR (1) KR20220138335A (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150243740A1 (en) 2014-02-24 2015-08-27 International Business Machines Corporation Boron rich nitride cap for total ionizing dose mitigation in soi devices
JP2017210640A (ja) 2016-05-24 2017-11-30 東京エレクトロン株式会社 カーボン膜の成膜方法および成膜装置
JP2018056345A (ja) 2016-09-29 2018-04-05 東京エレクトロン株式会社 ハードマスクおよびその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8563090B2 (en) * 2008-10-16 2013-10-22 Applied Materials, Inc. Boron film interface engineering

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150243740A1 (en) 2014-02-24 2015-08-27 International Business Machines Corporation Boron rich nitride cap for total ionizing dose mitigation in soi devices
JP2017210640A (ja) 2016-05-24 2017-11-30 東京エレクトロン株式会社 カーボン膜の成膜方法および成膜装置
JP2018056345A (ja) 2016-09-29 2018-04-05 東京エレクトロン株式会社 ハードマスクおよびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220319843A1 (en) 2022-10-06
KR20220138335A (ko) 2022-10-12
JP2022159644A (ja) 2022-10-18
US12112943B2 (en) 2024-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102430053B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램
TWI821626B (zh) 基板處理方法、半導體裝置之製造方法、基板處理裝置及程式
US10304676B2 (en) Method and apparatus for forming nitride film
CN100426475C (zh) 氧化硅膜的成膜方法以及成膜装置
CN108780751B (zh) 衬底处理装置、半导体器件的制造方法及记录介质
KR101503725B1 (ko) 성막 방법 및 성막 장치
JP5886381B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび記録媒体
KR101498960B1 (ko) 박막의 형성 방법 및 성막 장치
JP6953480B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
JP2017174919A (ja) 窒化膜の形成方法
JP2017210640A (ja) カーボン膜の成膜方法および成膜装置
JP4259247B2 (ja) 成膜方法
US20200161178A1 (en) Film deposition using enhanced diffusion process
CN109385613B (zh) 硅膜的形成方法、形成装置以及存储介质
TW201802289A (zh) 氮化膜之形成方法及記錄媒體
JP7638766B2 (ja) 成膜方法及び処理装置
US20230245882A1 (en) Deposition method and deposition apparatus
KR102783661B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
JP2021150382A (ja) 基板処理方法及び基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240109

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241120

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7638766

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150