JP5097554B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
これらの材料としては高い誘電率を持つAl2 O3 ,ZrO2 ,HfO2 ,Y2 O3 ,La2 O3 ,STO( SrTiO3 ),Ta2 O5 、BST((Ba、Sr)TiO3 )、PZT((Pb、Zr)TiO3 )等々が容量絶縁膜として候補となっており、Ti, Hf, Zr, Al,Ru, Pt, Irの金属、SRO( SrRuO3 ),RuO2 等の酸化物、あるいはTiN, HfN, ZrN等の窒化物が電極としての候補となっている。
電極形状は高アスペクト比のシリンダ型が主流となっており、場合によってはバリアメタル膜であるTiN、TaN等を含めた上記の全ての膜が段差被覆性(ステップカバレッジ。step coverage )に優れている必要がある。
膜の形成方法としては従来のスパッタリング法から段差被覆性に優れているCVD法へと移行しており、有機金属液体原料と酸素の反応が多く利用されている。
低温化により有機液体原料中の炭素や水素が不純物として膜中に多く残り、電気特性を劣化させる。
Ru原料の多くは、酸素との反応が容易に進行するので、反応ガスとして酸素が使用されている。
一方、膜形成後は、膜の結晶化および膜中の不純物を除去するために高温熱処理を行う。この時、金属膜中に残留している酸素原子の拡散により、Ru膜の下地にある金属膜が酸化され、絶縁膜を形成し、抵抗値が高くなるという課題がある。
また、酸素原子以外のRu原料に含まれる不純物においても、高温処理を行うことにより、膜中から不純物がガス脱離して、膜が収縮し、表面の凹凸が劣化したり、膜が剥がれてしまうという課題がある。
さらには、幾つかのRu原料についてはインキュベーションタイムが増大するという報告があり、生産性が劣るといった課題がある。
処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給して基板上に吸着させるステップと、前記処理室内に酸素原子を含まない第1反応ガスを供給して基板上に吸着した前記原料ガスと反応させて基板上に薄膜を生成するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成する初期成膜ステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給して基板上に吸着させるステップと、前記処理室内に酸素原子を含む第2反応ガスを供給して基板上に吸着した前記原料ガスと反応させて基板上に薄膜を生成するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、前記初期成膜ステップにおいて基板上に形成された薄膜上に所望膜厚の薄膜を形成する本成膜ステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
2 基板
6 電極
7 電極
31 原料ガス供給管
42 第1反応ガス供給管
56 排気管
61 メインコントローラ
63 第2反応ガス供給管
68 反応ガス供給管
70 RF電極
そこで、プラズマ源により励起した反応ガスを利用するが、Ru原料ガスとプラズマ源により励起した反応ガスを同時に基板に対して供給すると、気相反応により、段差被覆性が劣ってしまうので、ALD(Atomic Layer Deposition )法により膜を形成する。
ALD法では、次のサイクルが繰り返される。
(1)Ru原料ガスだけを基板に対して供給することにより、基板上にRu原料ガスが段差被覆性良く吸着する。
(2)Ar、HeやN2 等の不活性ガスによるパージによって、余分な原料ガスを排気する。
(3)プラズマ源により励起した酸素含有ガス以外の反応ガスを基板に対して供給することにより、励起された反応ガスが基板上に吸着している前記Ru原料ガスと反応し、膜が形成される。
プラズマ源により励起したガス種は反応性が高く、Ru原料ガス中に含まれる炭素、水素と結合してガス化することにより、膜中不純物が低減される。
(4)Ar、HeやN2 等の不活性ガスによるパージによって、余分な反応ガスを排気する。
以上の(1)〜(4)を1サイクルとして、このサイクルを繰り返すことにより、所望の膜厚を得ることができる。
そこで、初期成膜ステップでは前記のALD法で基板上に核形成を行い、その後の本成膜ステップでは反応ガスに酸素含有ガスを使用して、従来のCVD法により成膜を行えば、生産性が向上する。
若しくは、反応ガスを酸素含有ガスにして、前記のALD法を行えば、成膜速度が向上し、生産性が向上する。
このように、初期成膜ステップにおいては、原料吸着ステップと、プラズマ励起された酸素含有ガス以外の反応ガスによるALD法を用いることにより、歩留まりが高く、段差被覆性および密着性に優れた半導体装置の製造方法を提供できる。
さらには、本成膜ステップにおいて、反応ガスとして酸素含有ガスを用いることにより、生産性の高い半導体装置の製造方法を提供できる。
図1は本発明の第1実施形態に係る基板処理装置であるダイレクトプラズマユニットが組込まれた枚葉式処理装置の処理炉の一例を示す概略断面図である。
支持台20の上部には支持板としてのサセプタ21が設けられる。サセプタ21は支持台20の一部を構成しており、サセプタ21の上に基板が載置される。
支持台20の内部には、加熱手段としてのヒータ22が設けられ、ヒータ22はサセプタ21上に載置された基板2を加熱するようになっている。
ヒータ22は基板2の温度が所定の温度となるように温度コントローラ23により制御される。
対向電極ユニット5はプラズマを発生させるための高周波(RF)を印加する少なくとも一組以上の対向電極を備えており、これらが被成膜基板2と対向してシャワー孔8よりも基板2に近い位置に配置されている。
この場合、シャワー孔8を複数持つシャワーヘッド12と対向電極ユニット5とは、被成膜基板2と対向するように配置される。
具体的には、シャワーヘッド12は対向電極ユニット5と対向するように配置され、対向電極ユニット5は被成膜基板2と対向するように配置される。
すなわち、電極6および電極7は何れも櫛歯型に構成され、それぞれの櫛歯に相当する部分同士が互い違いに隣り合う(対向する)ように配置されている。換言すると、一方の電極の櫛歯と櫛歯の間に他方の電極の櫛歯が1本ずつ挿入されている。
なお、電極6と電極7とは同一平面上に配置される。
処理室1を真空に保つために、電極プレート14の貫通孔15の内壁に対し、電極管16はOリング17を用いて真空封じ込みを行う。
対向電極6および対向電極7は、それぞれまとめて接続され、絶縁トランス11に接続される。絶縁トランス11に高周波電源ユニット13により高周波電圧を印加することにより、プラズマが対向電極ユニット5の表面に発生する。
すなわち、プラズマは、シャワーヘッド12と対向電極ユニット5との間の空間における対向電極ユニット5の上面付近、および、対向電極ユニット5と基板2との間の空間における対向電極ユニット5の下面付近に、発生する。
シャワーヘッド12内には供給口4および供給口3から原料ガスおよび反応ガスがそれぞれ供給される。シャワーヘッド12のシャワー孔8は原料ガスおよび反応ガスをそれぞれ別々あるいは同時に基板2に対してシャワー状に噴出させる。
原料供給ユニット25には液体原料28が蓄えられており、圧送ライン27から供給されるHeあるいはAr等の不活性ガスの圧力により、液体原料28が気化器30へ供給される。
気化器30には原料ガス供給管31が接続されており、原料ガス供給管31はバルブ32を介して原料ガス供給口4に接続されている。
液体原料としては、例えば、常温で液体の有機金属材料、すなわち、有機金属液体原料を用いる。
あるいは、常温では固体であっても数十度程度に加熱すれば液体になるような原料であれば、原料供給ユニット25、液体原料供給管26および液体原料流量制御装置29を数十度程度に加熱するヒータを各々に設けて使用することが可能である。
キャリアガス供給管34は気化器30に、キャリアガスの供給流量を制御する流量コントローラとしてのガス流量制御装置35を介して接続されている。
気化器30は内部において液体原料28をキャリアガスとともに噴出することにより、気化効率を上げている。
不活性ガスとしては、例えば、Ar、He、N2 等が用いられる。
このとき、バルブ38を開いて、パージガス供給管36から不活性ガスを供給することにより、原料ガス供給管31のバルブ32から原料ガス供給口4の配管、対向電極ユニット5および処理室1の表面に吸着している原料ガスを取り除くことが可能になる。
第1反応ガス供給管42は、ガス供給量を制御する流量コントローラとしてのガス流量制御装置43、バルブ44、反応ガス供給管68を介して反応ガス供給口3に接続されている。第1反応ガスとしては、酸素原子を含まないガスを用いる。本実施形態では第1反応ガスとしてH2 やNH3 等の水素含有ガス用いる。
パージガス供給管45は、パージガスの供給流量を制御する流量コントローラとしてのガス流量制御装置46およびバルブ47を介して、反応ガス供給管68に接続されている。
このとき、バルブ47を開いて、パージガス供給管45から不活性ガスを供給することにより、第1反応ガス供給管42のバルブ44から反応ガス供給口3の配管、対向電極ユニット5および処理室1の表面に吸着している第1反応ガスを取り除くことが可能になる。
このとき、バルブ47を開いて、パージガス供給管45から不活性ガスを供給することにより、第2反応ガス供給管63のバルブ65から反応ガス供給口3の配管、対向電極ユニット5および処理室1の表面に吸着している第2反応ガスを取り除くことが可能になる。
クリーニングガス供給管51は、ガス供給量を制御する流量コントローラとしてのガス流量制御装置52、バルブ53を介して反応ガス供給口3に接続されている。
なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はメインコントローラ61により制御される。
すなわち、支持台20が基板搬送位置まで下降した状態で、ゲートバルブ60が開かれ、基板搬入搬出口59が開放されると、図示しない基板移載機により基板2が処理室1内に搬入される。このとき、支持台20は昇降機構により移載位置にある。移載位置では、支持台20表面よりも基板突き上げピン69の先端が高い位置になり、搬入された基板2は、基板突き上げピン69の上に移載される。
基板2が処理室1内に搬入された後に、ゲートバルブ60が閉じられる。支持台20が移載位置から上方の基板処理位置まで上昇する。その間に、基板2はサセプタ21上に載置される(基板載置ステップ)。
同時に、処理室1は、真空ポンプ54により真空排気され、所定の圧力になるように制御される(圧力調整ステップ)。
なお、基板2の搬送時や基板加熱時および圧力調整時においては、パージガス供給管36およびパージガス供給管45にそれぞれ設けられたバルブ38およびバルブ47は開いた状態とされ、不活性ガス供給ユニット33より、処理室1に不活性ガスが常に流される。
これにより、パーティクルや金属汚染物の基板2への付着を防ぐことができる。
基板2の温度および処理室1内の圧力が、それぞれ所定の処理温度および所定の処理圧力に到達して安定すると、原料ガス供給ステップにおいて、処理室1内に原料ガスすなわちDERガスが供給される。
すなわち、原料供給ユニット25から供給された液体のDERが、液体原料流量制御装置29によって流量制御され、不活性ガス供給ユニット33から供給されてガス流量制御装置35によって流量制御されたキャリアガスと共に、気化器30へ供給されて気化される。
このとき、気化されたDERガスは、バルブ32が閉じ、バルブ39が開いた状態で、原料ガスバイパス管40に流れている。DERの気化量が安定すると、バルブ39が閉じられ、バルブ32が開かれ、気化されたDERガスは原料ガス供給管31を通って、処理室1内に導入され、シャワーヘッド12上に導かれ、多数のシャワー孔8で分散され、基板2上に均一な濃度で供給される。
これにより、原料ガス供給管31および処理室1が不活性ガスによりパージされ、残留ガスが除去される。
DERを気化して、気化したDERガスを安定供給するまでには時間がかかるので、気化器30からのDERガスの供給を停止することなく、処理室1をバイパスするように流しておくと、次の原料ガス供給ステップでは、流れを切り替えるだけで直ちにDERガスを基板2へ安定供給できる。
この場合には、原料ガスバイパス管40に設けられたバルブ39を開き、DERガスを原料ガスバイパス管40より処理室1をバイパスするように排気した後に、気化器30内のバルブ(図示せず)を閉じ、キャリアガスだけを流した状態にする。これは、いわば原料消費節約型原料パージステップである。
すなわち、バルブ48が開かれ、バルブ44が閉じた状態(第1反応ガスが処理室1をバイパスした状態)から、バルブ48を閉じ、バルブ44が開かれ、反応ガス供給管68を通って、処理室1にH2 が供給され、シャワーヘッド12上に導かれ、多数のシャワー孔8で分散される。
H2 は対向電極ユニット5上に均一な濃度で供給された後に、対向電極6と対向電極7の間に高周波が印加され、プラズマ励起される。H2 はこの段階で、原子状の水素や水素イオン等の活性種として基板2上に供給される。
また、印加する高周波出力は、高周波電源ユニット13により最適な出力に制御されている。
これにより、反応ガス供給管68および処理室1が不活性ガスによりパージされ、残留ガスが除去される。
H2 の流量をゼロから所定流量に安定化するまでには時間がかかるので、第1反応ガス供給ユニット41からのH2 の供給を停止することなく、処理室1をバイパスするように流しておくと、次の反応ガス供給ステップでは、流れを切り替えるだけで、H2 ガスを基板2へ直ちに安定供給できる。
原料供給ユニット25から供給された液体のDERが、液体原料流量制御装置29で流量制御され、不活性ガス供給ユニット33から供給され、ガス流量制御装置35で流量制御されたキャリアガスと共に、気化器30へ供給されて気化される。
このとき、気化されたDERガスは、バルブ32は閉じ、バルブ39は開いた状態で、原料ガスバイパス管40に流れているが、気化量が安定すると、バルブ39が閉じられ、バルブ32が開かれ、気化されたDERガスは、原料ガス供給管31を通って、処理室1に導入され、シャワーヘッド12上に導かれ、多数のシャワー孔8で分散され、基板2上に供給される。
すなわち、バルブ66が開かれ、バルブ65が閉じられた状態から、バルブ66が閉じられ、バルブ65が開かれる。反応ガス供給管68を通って、処理室1にO2 が供給され、シャワーヘッド12上に導かれ、多数のシャワー孔8で分散され、基板2上に供給される。
この時、対向電極ユニット5には高周波を印加しない。
DERガスとO2 の供給時間を制御することにより、基板2上に所定膜厚の薄膜を形成することができる。
なお、初期成膜ステップは第1実施形態方法と同様なので、その説明は省略する。
また、本成膜ステップは、第1実施形態方法における初期成膜ステップにおいて反応ガスとしてH2 の代わりにO2 を用いた場合に相当するので、反応ガス供給ステップ以外のステップの説明は省略し、反応ガス供給ステップのみ説明を行う。
すなわち、バルブ66が開かれ、バルブ65が閉じられた状態から、バルブ66が閉じられ、バルブ65が開かれる。反応ガス供給管68を通って、処理室1にO2 が供給され、シャワーヘッド12上に導かれ、多数のシャワー孔8で分散される。
O2 は対向電極ユニット5上に均一な濃度で供給された後に、対向電極6と対向電極7の間に高周波が印加され、プラズマ励起される。O2 は、この段階で、原子状の酸素や酸素イオン等の活性種として基板2上に供給される。
なお、対向電極6と対向電極7の間に印加する高周波出力は、高周波電源ユニット13により初期成膜ステップとは異なる最適な出力となるように制御される。
対向電極6と対向電極7の間に印加する高周波出力は、例えば、初期成膜ステップでは100W、本成膜ステップでは150Wとする。
また、例えば、対向電極6と対向電極7の間に印加する高周波出力は、初期成膜ステップでは150W、本成膜ステップでは100Wとしてもよい。
要は、初期成膜ステップおよび本成膜ステップのそれぞれの目的に合わせて最適な出力となるように制御すればよい。
第2反応ガス供給ステップ後、第2反応ガスパージステップが行われる。
第2実施形態に係る枚葉式処理装置(以下、第2実施形態装置という。)においては、支持台20にヒータ22と同様、RF電極70が埋め込まれており、このRF電極70にはRFマッチングボックス71、マッチングコントローラ72、RF電源(RFジェネレータ)73が接続されている。第1反応ガスや第2反応ガスを流した状態で、RF電極70にRF電力を印加することで、ウエハ上にプラズマが生成される。
以上の構成に係る第2実施形態装置によっても、第1実施形態方法および第2実施形態方法と同様な初期成膜ステップおよび本成膜ステップを実施することができる。
例えば、反応ガスとしてアンモニア(NH3 )を用いる場合に、NH3 の供給と同時にRFを印加すると、プラズマ生成時のマッチング条件が安定しないことがある。
これに対して、本発明者らは、RFを印加してプラズマを発生させるステップ(イベント)前に、反応ガスプレパージステップ(イベント)を設け、処理室1内が反応ガスで一様になった後に、RFを印加するようにすれば、プラズマを安定供給することが可能となり、膜厚均一性や膜付着性の悪化を緩和できることを見出した。
第3実施形態方法は、本発明者らが見出したこの知見に基づくものである。
なお、第3実施形態方法では、初期成膜ステップにおいて、第1反応ガスとしてNH3 ガスを用いる。
すなわち、図5に示された第2実施形態装置において、バルブ48が開かれバルブ44が閉じられた状態(第1反応ガスが処理室1をバイパスした状態)から、バルブ48が閉じられ、バルブ44が開かれ、処理室1内にNH3 が反応ガス供給管68を通って供給され、シャワーヘッド12上に導かれ、多数のシャワー孔8で分散される。
NH3 の供給を所定時間継続することで処理室1内雰囲気がNH3 で一様に満たされ均一な濃度となる(第1反応ガス一様化ステップ)。
その状態で、RF電極70に高周波電力(RF電力)が印加されることにより、NH3 はプラズマ励起される。NH3 はこの段階で、原子状の水素や水素イオン等の活性種として基板2上に供給される。また、印加するRFは、高周波電源ユニット13により最適な出力に制御される(第1反応ガス一様下RF印加ステップ)。
第1反応ガス供給ステップ後、RF電極70への高周波の印加を停止し、第1反応ガスパージステップが行われる。
すなわち、本成膜ステップにおいて、原料ガス供給ステップ、原料ガスパージステップが行われた後に、第2反応ガス供給ステップにおいて処理室1内に第2反応ガスとしてのO2 が供給される。
すなわち、バルブ66が開かれ、バルブ65が閉じられた状態から、バルブ66が閉じられ、バルブ65が開かれる。処理室1内にO2 が反応ガス供給管68を通って供給され、シャワーヘッド12上に導かれ、多数のシャワー孔8で分散される。
O2 の供給を所定時間継続することにより、処理室1内雰囲気がO2 で一様に満たされ均一な濃度となる(第2反応ガス一様化ステップ)。
その状態で、RF電極70にRFが印加されることにより、O2 はプラズマ励起される。O2 は、この段階で、原子状の酸素や酸素イオン等の活性種として基板2上に供給される(第2反応ガス一様下RF印加ステップ)。
第2反応ガス供給ステップ後、RF電極70への高周波の印加を停止し、第2反応ガスパージステップが実施される。
例えば、反応ガスとしてNH3 を供給する初期成膜ステップのみ、反応ガス供給ステップを2段階とするようにしてもよい。
例えば、成膜の下地がバリアメタル等の場合、初期成膜ステップにおいて反応ガスとしてO2 等の酸素原子(O)を含むガスを用いると、下地のバリアメタル膜(例えば、TiN)が酸化され、絶縁膜(TiO2 )が形成されてコンタクト抵抗が高くなり、デバイス特性が悪化するという問題が生じる。
また、本成膜ステップは、下地のバリアメタル膜が初期成膜ステップで形成された膜で覆われた状態で行われるので、反応ガスとしてO2 等の酸素原子を含むガスを用いても下地のバリアメタル膜が酸化されることはない。
このように、本発明によれば、下地を酸化させることなく成膜することができる。
初めに、シリコン製の基板2上に、SiO2 等の絶縁体からなる層間絶縁膜80を形成する。
その後、層間絶縁膜80を貫通するように、コンタクトホール87を開口する。
続いて、開口したコンタクトホール87の内部に、シリコン基板2と接続するためのコンタクトプラグ81を形成する。コンタクトプラグ81の材料としては、タングステン(W)等が例示される。
続いて、コンタクトプラグ81の上部空間を埋めるようにバリアメタル膜82を形成する。バリアメタル膜82の材料としては、TiNやTaNが例示される。
なお、バリアメタル膜82は電極を構成する材料や酸化剤が、コンタクトプラグ81に拡散することを防止する。
続いて、層間絶縁膜80上とバリアメタル膜82上の全面に、層間絶縁膜83を形成する。
その後、層間絶縁膜83を貫通するようにコンタクトホール88を開口する。
続いて、前述した第1実施形態方法、第2実施形態方法および第3実施形態方法の何れかの成膜法を適用することにより、コンタクトホール88内と層間絶縁膜83上の全面にRu膜等からなる下部電極膜84を形成する。
続いて、コンタクトホール88内の下部電極膜84を残留させつつ、層間絶縁膜83上の下部電極膜84を除去する。
その後、残留させたコンタクトホール88内の下部電極膜84の内部をエッチングし、下部電極膜84の形状をシリンダ状とする。
続いて、下部電極膜84上と層間絶縁膜83上の全面に、容量絶縁膜85を形成する。容量絶縁膜85の材料としては、Ta2 O5 やAl2 O3 やZrO2 等が例示される。
最後に、前述した第1実施形態方法、第2実施形態方法および第3実施形態方法の何れかの成膜法を適用することにより、容量絶縁膜85上の全面にRu膜等からなる上部電極膜86を形成して、図7に示されたDRAMキャパシタの製造を完了する。
というのは、DRAMキャパシタの上部電極膜86を形成する際の下地は絶縁膜であり、酸素原子を含む反応ガスを用いても問題とはならないからである。
これに対して、下部電極膜84を形成する際の下地はバリアメタル膜82であり、酸素原子を含む反応ガスを用いた場合、下地であるバリアメタル膜82が酸化してしまい、コンタクト抵抗が増大してデバイス特性が悪化するという問題が生じることとなる。
よって、下部電極膜84を形成する際については、前述した本発明の第1実施形態方法、第2実施形態方法および第3実施形態方法の何れかの成膜法が最適の実施形態となる。
(1)処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給して基板上に吸着させるステップと、前記処理室内に酸素原子を含まない第1反応ガスを供給して基板上に吸着した前記原料ガスと反応させて基板上に薄膜を生成するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成する初期成膜ステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給して基板上に吸着させるステップと、前記処理室内に酸素原子を含む第2反応ガスを供給して基板上に吸着した前記原料ガスと反応させて基板上に薄膜を生成するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、前記初期成膜ステップにおいて基板上に形成された薄膜上に所望膜厚の薄膜を形成する本成膜ステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
(2)前記(1)において、前記第1反応ガスは水素原子を含むガスである半導体装置の製造方法。
(3)前記(1)において、前記第1反応ガスはH2 またはNH3 であり、前記第2反応ガスはO2 である半導体装置の製造方法。
(4)前記(1)において、前記第1反応ガスおよび前記第2反応ガスは、前記処理室内に供給された後、プラズマで活性化してから基板に対して供給するようにする半導体装置の製造方法。
(5)前記(1)において、前記第1反応ガスおよび前記第2反応ガスは、前記処理室内に供給された後、前記処理室内に設けられたRF電極にRF電力を印加して発生させたプラズマで活性化してから基板に対して供給するようにし、前記RF電極に印加するRF電力の値を前記第1反応ガス供給時と前記第2反応ガス供給時とで、それぞれ異ならせるようにする半導体装置の製造方法。
(6)前記(1)において、前記第1反応ガスを供給するステップは、前記処理室内に前記第1反応ガスを供給して前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にするステップと、前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にした状態で前記処理室内に設けられたRF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマで活性化した前記第1反応ガスを基板に対して供給するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
(7)前記(6)において、前記第2反応ガスを供給するステップは、前記処理室内に前記第2反応ガスを供給して前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にするステップと、前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にした状態で前記処理室内に設けられた前記RF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマで活性化した前記第2反応ガスを基板に対して供給するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
(8)処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給するステップと、前記処理室内に酸素原子を含まない第1反応ガスを供給して前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にするステップと、前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にした状態で前記処理室内に設けられたRF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマで活性化した前記第1反応ガスを基板に対して供給するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成する初期成膜ステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給するステップと、前記処理室内に酸素原子を含む第2反応ガスを供給して前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にするステップと、前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にした状態で前記処理室内に設けられた前記RF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマで活性化した前記第2反応ガスを基板に対して供給するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、前記初期成膜ステップにおいて基板上に形成された薄膜上に所望膜厚の薄膜を形成する本成膜ステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
(9)処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給するステップと、前記処理室内に反応ガスを供給して前記処理室内を前記反応ガスで一様にするステップと、前記処理室内を前記反応ガスで一様にした状態で前記処理室内に設けられたRF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマで活性化した前記反応ガスを基板に対して供給するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成するステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
(10)基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、
前記処理室内に酸素原子を含まない第1反応ガスを供給する第1反応ガス供給ラインと、
前記処理室内に酸素原子を含む第2反応ガスを供給する第2反応ガス供給ラインと、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記処理室内への前記原料ガスの供給と、前記処理室内への前記第1反応ガスの供給と、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返した後、前記処理室内への原料ガスの供給と、前記処理室内への前記第2反応ガスの供給と、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
(11)基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、
前記処理室内に酸素原子を含まない第1反応ガスを供給する第1反応ガス供給ラインと、
前記処理室内に酸素原子を含む第2反応ガスを供給する第2反応ガス供給ラインと、
前記処理室内に設けられプラズマを発生させるためのRF電極と、
前記RF電極にRF電力を印加するRF電源と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記処理室内に前記原料ガスを供給し、その後前記処理室内に前記第1反応ガスを供給して前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にし、その状態で前記RF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させてこのプラズマで活性化した前記第1反応ガスを基板に対して供給し、これを1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返した後、前記処理室内に前記原料ガスを供給し、その後前記処理室内に前記第2反応ガスを供給して前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にし、その状態で前記RF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させてこのプラズマで活性化した前記第2反応ガスを基板に対して供給し、これを1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
(12)基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、
前記処理室内に反応ガスを供給する反応ガス供給ラインと、
前記処理室内に設けられプラズマを発生させるためのRF電極と、
前記RF電極にRF電力を印加するRF電源と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記処理室内に前記原料ガスを供給し、その後前記処理室内に前記反応ガスを供給して前記処理室内を前記反応ガスで一様にし、その状態で前記RF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させてこのプラズマで活性化した前記反応ガスを基板に対して供給し、これを1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
Claims (14)
- 処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内の基板に対して原料ガスを供給して基板上に吸着させるステップと、前記処理室内の基板に対してプラズマにより励起させた酸素原子を含まない第1反応ガスを供給して基板上に吸着した前記原料ガスと反応させて基板上に薄膜を生成するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成する初期成膜ステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給して基板上に吸着させるステップと、前記処理室内に酸素原子を含む第2反応ガスを供給して基板上に吸着した前記原料ガスと反応させて基板上に薄膜を生成するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、前記初期成膜ステップにおいて基板上に形成された薄膜上に所望膜厚の薄膜を形成する本成膜ステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。 - 請求項1において、前記第1反応ガスは水素原子を含むガスである半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記第1反応ガスはH2 またはNH3 であり、前記第2反応ガスはO2 である半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記第1反応ガスおよび前記第2反応ガスは、前記処理室内に供給された後、プラズマで活性化してから基板に対して供給するようにする半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記第1反応ガスおよび前記第2反応ガスは、前記処理室内に供給された後、前記処理室内に設けられたRF電極にRF電力を印加して発生させたプラズマで活性化してから基板に対して供給するようにし、前記RF電極に印加するRF電力の値を前記第1反応ガス供給時と前記第2反応ガス供給時とで、それぞれ異ならせるようにする半導体装置の製造方法。
- 請求項1において、前記第1反応ガスを供給するステップは、前記処理室内に前記第1反応ガスを供給して前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にするステップと、前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にした状態で前記処理室内に設けられたRF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマで活性化した前記第1反応ガスを基板に対して供給するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。 - 請求項6において、前記第2反応ガスを供給するステップは、前記処理室内に前記第2反応ガスを供給して前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にするステップと、前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にした状態で前記処理室内に設けられた前記RF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマで活性化した前記第2反応ガスを基板に対して供給するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。 - 処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給するステップと、前記処理室内に酸素原子を含まない第1反応ガスを供給して前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にするステップと、前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にした状態で前記処理室内に設けられたRF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマで活性化した前記第1反応ガスを基板に対して供給するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成する初期成膜ステップと、
前記処理室内に原料ガスを供給するステップと、前記処理室内に酸素原子を含む第2反応ガスを供給して前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にするステップと、前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にした状態で前記処理室内に設けられた前記RF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマで活性化した前記第2反応ガスを基板に対して供給するステップと、を1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返し、前記初期成膜ステップにおいて基板上に形成された薄膜上に所望膜厚の薄膜を形成する本成膜ステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。 - 処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内の基板への原料ガスの供給と、前記処理室内の基板へのプラズマにより励起させた酸素原子を含まない第1反応ガスの供給と、を交互に複数回繰り返した後、前記処理室内の基板への原料ガスの供給と、前記処理室内の基板への酸素原子を含む第2反応ガスの供給と、を交互に複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成するステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。 - 処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内の基板に対して原料ガスを供給するステップと、前記処理室内の基板に対してプラズマにより励起させた酸素原子を含まない第1反応ガスを供給するステップと、を交互に複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成する初期成膜ステップと、
前記処理室内の基板に対して原料ガスを供給するステップと、前記処理室内の基板に対して酸素原子を含む第2反応ガスを供給するステップと、を交互に複数回繰り返し、前記初期成膜ステップにおいて基板上に形成された薄膜上に所望膜厚の薄膜を形成する本成膜ステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。 - 処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内の基板への原料ガスの供給と、前記処理室内の基板へのプラズマにより励起させた酸素原子を含まない第1反応ガスの供給と、を交互に複数回繰り返した後、前記処理室内の基板への原料ガスの供給と、前記処理室内の基板への酸素原子を含む第2反応ガスの供給と、を交互に複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成するステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する基板処理方法。 - 処理室内に基板を搬入するステップと、
前記処理室内の基板に対して原料ガスを供給するステップと、前記処理室内の基板に対してプラズマにより励起させた酸素原子を含まない第1反応ガスを供給するステップと、を交互に複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成する初期成膜ステップと、
前記処理室内の基板に対して原料ガスを供給するステップと、前記処理室内の基板に対して酸素原子を含む第2反応ガスを供給するステップと、を交互に複数回繰り返し、前記初期成膜ステップにおいて基板上に形成された薄膜上に所望膜厚の薄膜を形成する本成膜ステップと、
所望膜厚の薄膜形成後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
を有する基板処理方法。 - 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、
前記処理室内に酸素原子を含まない第1反応ガスを供給する第1反応ガス供給ラインと、
前記処理室内に酸素原子を含む第2反応ガスを供給する第2反応ガス供給ラインと、
ガスをプラズマで励起させるプラズマ源と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記処理室内の基板への前記原料ガスの供給と、前記処理室内の基板への前記プラズマ源により励起させた前記第1反応ガスの供給と、を交互に複数回繰り返した後、前記処理室内の基板への原料ガスの供給と、前記処理室内の基板への前記第2反応ガスの供給と、を交互に複数回繰り返し、基板上に所望膜厚の薄膜を形成するように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。 - 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、
前記処理室内に酸素原子を含まない第1反応ガスを供給する第1反応ガス供給ラインと、
前記処理室内に酸素原子を含む第2反応ガスを供給する第2反応ガス供給ラインと、
前記処理室内に設けられプラズマを発生させるためのRF電極と、
前記RF電極にRF電力を印加するRF電源と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記処理室内に前記原料ガスを供給し、その後前記処理室内に前記第1反応ガスを供給して前記処理室内を前記第1反応ガスで一様にし、その状態で前記RF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させてこのプラズマで活性化した前記第1反応ガスを基板に対して供給し、これを1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返した後、前記処理室内に前記原料ガスを供給し、その後前記処理室内に前記第2反応ガスを供給して前記処理室内を前記第2反応ガスで一様にし、その状態で前記RF電極にRF電力を印加してプラズマを発生させてこのプラズマで活性化した前記第2反応ガスを基板に対して供給し、これを1サイクルとしてこのサイクルを複数回繰り返すように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
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