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公開番号2025077182
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-19
出願番号2023189181
出願日2023-11-06
発明の名称成膜方法及び成膜装置
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人弁理士法人弥生特許事務所
主分類C23C 16/455 20060101AFI20250512BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】基板に成膜するにあたり、基板の表面に対する膜の被覆性を高くすること。
【解決手段】成膜方法は、原料ガスと、反応ガスと、を交互に繰り返し処理容器内に供給し、前記処理容器内の基板に反応生成物の膜を形成する成膜工程と、前記原料ガス及び前記反応ガスの一方を前記処理容器内に供給する第1期間と、次に他方を前記処理容器内に供給する第2期間と、の間における各パージ期間で、パージガスを供給して当該処理容器内の雰囲気をパージするパージ工程と、前記処理容器内を排気する排気路に設けられ、開度を大きくすることで当該処理容器内の排気量が大きくなるバルブの前記開度について、前記第1期間及び前記第2期間の一方の期間における途中まで第1開度とし、当該途中から次の前記パージ期間にかけて前記第1開度よりも大きい第2開度とする開度変更工程と、を含む。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
成膜原料となる原料ガスと、前記原料ガスと反応して反応生成物を生じる反応ガスと、を交互に繰り返し処理容器内に供給し、前記処理容器内の基板に前記反応生成物の膜を形成する成膜工程と、
前記原料ガス及び前記反応ガスの一方を前記処理容器内に供給する第１期間と、次に前記原料ガス及び前記反応ガスの他方を前記処理容器内に供給する第２期間と、の間における各パージ期間で、前記処理容器内にパージガスを供給して当該処理容器内の雰囲気をパージするパージ工程と、
前記処理容器内を排気する排気路に設けられ、開度を大きくすることで当該処理容器内の排気量が大きくなるバルブの前記開度について、前記第１期間及び前記第２期間の一方の期間における途中まで第１開度とし、当該途中から次の前記パージ期間にかけて前記第１開度よりも大きい第２開度とする開度変更工程と、
を含む成膜方法。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第１期間は前記原料ガスを、前記第２期間は前記反応ガスを夫々前記処理容器内に供給する期間であり、
前記開度変更工程は、
前記第１期間における途中の第１時点まで前記バルブの開度を前記第１開度とし、当該第１時点から次のパージ期間にかけて前記バルブの開度を前記第２開度とする工程と、
前記第２期間における途中の第２時点まで前記バルブの開度を前記第１開度とし、当該第２時点から次のパージ期間にかけて前記バルブの開度を前記第２開度とする工程と、
を含む請求項１記載の成膜方法。
【請求項３】
前記パージガスを前記処理容器内に供給するための流路に設けられるガス供給バルブが閉じた状態で、前記流路にて前記ガス供給バルブの上流側に設けられるタンクに当該パージガスを供給して貯留する工程を含み、
前記パージ工程は、
各パージ期間で、前記ガス供給バルブを開くことで前記パージガスを前記タンクから前記処理容器内に供給する工程を含む請求項２記載の成膜方法。
【請求項４】
前記第１期間よりも当該第１期間の次の前記パージ期間の方が短い請求項２記載の成膜方法。
【請求項５】
前記第１期間の次の前記パージ期間の長さは０．６秒以下である請求項４記載の成膜方法。
【請求項６】
前記第２期間よりも当該第２期間の次の前記パージ期間の方が短い請求項２記載の成膜方法。
【請求項７】
前記第２期間の次の前記パージ期間の長さは０．６秒以下である請求項６記載の成膜方法。
【請求項８】
前記第１期間の開始時点から前記第１時点までの長さは、当該第１時点から前記第１期間の終了時点までの長さよりも大きい請求項２記載の成膜方法。
【請求項９】
前記第２期間の開始時点から前記第２時点までの長さは、当該第２時点から前記第２期間の終了時点までの長さよりも大きい請求項２記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記原料ガスは四塩化チタンガスであり、前記反応ガスはアンモニアガスであり、前記膜は窒化チタン膜である請求項１記載の成膜方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、成膜方法及び成膜装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造するにあたり、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）の表面に各種の膜が形成される。この成膜は、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）により行われる場合が有る。
【０００３】
特許文献１には、ＡＬＤの実行中のＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)が抑制されるように、１サイクルあたりの成膜速度を設定することが好ましい旨が記載されている。特許文献２ではＡＬＤでチャンバ内の基板に成膜を行うにあたり、成膜処理の終了直前にチャンバ内にて基板に非吸着となっている膜前駆体の気体にＲＦ放射線を印加することで引き起こされるＣＶＤも利用することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－２１０５３９号公報
特開２０１６－６６７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、基板に成膜するにあたり、基板の表面に対する膜の被覆性を高くすることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の成膜方法は、成膜原料となる原料ガスと、前記原料ガスと反応して反応生成物を生じる反応ガスと、を交互に繰り返し処理容器内に供給し、前記処理容器内の基板に前記反応生成物の膜を形成する成膜工程と、
前記原料ガス及び前記反応ガスの一方を前記処理容器内に供給する第１期間と、次に前記原料ガス及び前記反応ガスの他方を前記処理容器内に供給する第２期間と、の間における各パージ期間で、前記処理容器内にパージガスを供給して当該処理容器内の雰囲気をパージするパージ工程と、
前記処理容器内を排気する排気路に設けられ、開度を大きくすることで当該処理容器内の排気量が大きくなるバルブの前記開度について、前記第１期間及び前記第２期間の一方の期間における途中まで第１開度とし、当該途中から次の前記パージ期間にかけて前記第１開度よりも大きい第２開度とする開度変更工程と、
を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示は、基板に成膜するにあたり、基板の表面に対する膜の被覆性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の成膜方法を説明するための比較例の処理を示す模式図である。
前記比較例の処理の模式図である。
前記比較例の処理の模式図である。
前記比較例の処理の模式図である。
前記比較例の処理によって成膜が完了した状態のウエハを示す模式図である。
本開示の成膜方法の実施例の処理を示す模式図である。
前記実施例の処理を示す模式図である。
前記実施例の処理を示す模式図である。
前記実施例の処理を示す模式図である。
前記実施例の処理によって成膜が完了した状態のウエハを示す模式図である。
本開示の成膜装置の一実施形態を示す成膜装置である。
前記実施例における成膜装置の動作を示すタイムチャートである。
前記比較例における成膜装置の動作を示すタイムチャートである。
評価試験２の試験結果を示すグラフである。
評価試験３の試験結果を示すグラフである。
前記評価試験３の補足試験の結果を示すグラフである。
評価試験４のシミュレーション結果を示すグラフである。
評価試験４のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の成膜方法の一実施例について説明する。この実施例はウエハＷを格納した処理容器内へ、各種のガスを供給する。ＴｉＣｌ
４
（四塩化チタン）ガスの供給（ステップＳ１）、処理容器内の雰囲気をパージするためのパージガスの供給（ステップＳ２）、ＮＨ
３
（アンモニア）ガスの供給（ステップＳ３）、上記のパージガスの供給（ステップＳ４）を、この順番で行うことを１サイクルとする。そして、このサイクルを繰り返し行い、成膜原料となる原料ガスであるＴｉＣｌ
４
ガスと、反応ガスであるＮＨ
３
ガスとの反応生成物であるＴｉＮ（窒化チタン）をウエハＷ表面に堆積させて成膜する。つまり、ＡＬＤの態様でＴｉＮ膜を形成する。
【００１０】
理解を容易にするために実施例の他に、実施例と同じくステップＳ１～Ｓ４を繰り返すことでＴｉＮ膜を成膜する比較例についても、後述する評価試験の結果から推定される反応機序を踏まえて説明する。各例の説明にあたり、ウエハＷ表面での反応を概略的に示した、図１～図１０の模式図を参照する。図１～図１０では各分子を構成する元素について円で示し、異なる種類の元素について円内に異なる模様を付すことで互いに区別している。
（【００１１】以降は省略されています）

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