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公開番号2025092248
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023208011
出願日2023-12-08
発明の名称窒化ホウ素膜の成膜方法および成膜装置
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人個人
主分類C23C 16/38 20060101AFI20250612BHJP(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】良好な密着性および平坦性を有し、かつ良好な膜質を有する六方晶窒化ホウ素膜を成膜することができる窒化ホウ素膜の成膜方法および成膜装置を提供する。
【解決手段】窒化ホウ素膜の成膜方法は、チャンバー内に配置された基板に対してボラジン系化合物を含む原料ガスとプラズマとを供給する工程と、引き続き基板に対して前記原料ガスを供給せずにプラズマを供給する工程とを含むシーケンスを複数回行い、複数回のシーケンスの全部または一部は、さらに、原料ガスを供給せずにプラズマを供給する工程の後に、基板に対して水素を含まないガスのプラズマを供給する工程を含み、ボラジン系化合物を含む原料ガスとプラズマとを供給する工程および原料ガスを供給せずにプラズマを供給する工程において、プラズマとして水素を含むガスのプラズマを用いる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
チャンバー内に配置された基板に対してボラジン系化合物を含む原料ガスとプラズマとを供給する工程と、引き続き前記基板に対して前記原料ガスを供給せずに前記プラズマを供給する工程と、を含むシーケンスを複数回行い、
前記複数回のシーケンスの全部または一部は、さらに、前記原料ガスを供給せずに前記プラズマを供給する工程の後に、前記基板に対して水素を含まないガスのプラズマを供給する工程を含み、前記ボラジン系化合物を含む原料ガスとプラズマとを供給する工程として前記基板に対して前記原料ガスと前記水素を含むガスのプラズマとを供給する工程を実施し、前記原料ガスを供給せずに前記プラズマを供給する工程として前記原料ガスを供給せずに前記水素を含むプラズマを供給する工程を実施する、窒化ホウ素膜の成膜方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記シーケンスは、前記チャンバー内をパージする工程と、次いで前記基板に対して前記原料ガスと前記水素を含むガスのプラズマとを供給する工程と、引き続き前記基板に対して前記原料ガスを供給せずに前記水素を含むプラズマを供給する工程と、次いで前記チャンバー内をパージする工程と、次いで、前記基板に対して前記水素を含まないガスのプラズマを供給する工程と、前記チャンバー内をパージする工程とからなる、請求項１に記載の窒化ホウ素膜の成膜方法。
【請求項３】
前記シーケンスは、前記チャンバー内をパージする工程と、次いで前記基板に対して水素を含むプラズマを供給する工程と、次いで前記基板に対して前記原料ガスと前記水素を含むプラズマとを供給する工程と、引き続き前記基板に対して前記原料ガスを供給せずに前記水素を含むプラズマを供給する工程と、次いで前記チャンバー内をパージする工程と、次いで、前記基板に対して前記水素を含まないガスのプラズマを供給する工程と、次いで、前記チャンバー内をパージする工程と、からなる、請求項１に記載の窒化ホウ素膜の成膜方法。
【請求項４】
前記シーケンスは、前記基板に対して前記原料ガスを供給する工程と、次いで前記基板に対して前記原料ガスと前記水素を含むプラズマとを供給する工程と、引き続き前記基板に対して前記原料ガスを供給せずに前記水素を含むプラズマを供給する工程と、次いで前記チャンバー内をパージする工程と、次いで、前記基板に対して前記水素を含まないガスのプラズマを供給する工程と、次いで、前記チャンバー内をパージする工程と、からなる、請求項１に記載の窒化ホウ素膜の成膜方法。
【請求項５】
前記ボラジン系化合物はアルキルボラジン化合物である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の窒化ホウ素膜の成膜方法。
【請求項６】
前記ボラジン系化合物はトリメチルボラジンである、請求項５に記載の窒化ホウ素膜の成膜方法。
【請求項７】
前記水素を含むガスは水素と窒素とを含む、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の窒化ホウ素膜の成膜方法。
【請求項８】
前記水素を含むガスはアンモニアガスである、請求項７に記載の窒化ホウ素膜の成膜方法。
【請求項９】
前記水素を含まないガスは、窒素ガスおよび希ガスの少なくとも一種である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の窒化ホウ素膜の成膜方法。
【請求項１０】
前記複数回のシーケンスの一部のシーケンスとして、前記基板に対して前記原料ガスと前記水素を含むガスのプラズマとを供給する工程と、前記原料ガスを供給せずに前記水素を含むプラズマを供給する工程と、前記基板に対して水素を含まないガスのプラズマを供給する工程とを含むシーケンスを実施し、
前記複数回のシーケンスの他の一部のシーケンスとして、前記基板に対して前記原料ガスと前記水素を含むガスのプラズマとを供給する工程と、前記原料ガスを供給せずに前記水素を含むプラズマを供給する工程とを含み、前記基板に対して水素を含まないガスのプラズマを供給する工程を含まないシーケンスを実施する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の窒化ホウ素膜の成膜方法。
（【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、窒化ホウ素膜の成膜方法および成膜装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ホウ素（ＢＮ）膜を成膜する手法としては、例えば、特許文献１～３に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、ホウ素含有ガスおよび窒素ガスのプラズマを生成し、プラズマ生成領域から拡散したプラズマを用いたプラズマＣＶＤにより基板の表面に六方晶ＢＮ（ｈ－ＢＮ）膜を形成する技術が記載されている。特許文献２には、ホウ素含有ガスを用いて堆積の少なくとも一部はプラズマなしで行われるＣＶＤステップと、堆積されたホウ素含有膜をＮを含むプラズマに暴露するステップとを含むプロセスによって、コンフォーマルなＢＮ膜を形成する方法が記載されている。特許文献３には、基板に対してリガンドを含むボラジン系ガスを供給する工程と、基板に対してリガンドを脱離させるリガンド脱離ガスを供給する工程と、を同時に行う工程を、ボラジン系ガスにおけるボラジン環骨格が保持される条件下で、間欠的に行うことで、基板上にボラジン環骨格を有し、硼素および窒素を含む膜を形成する工程を有する方法が記載されている。また、特許文献３では、リガンド脱離ガスとしてＮＨ
３
ガスが用いられ、成膜の際に不活性ガスであるＮ
２
ガスのプラズマが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１４７８２６号公報
米国特許第８２８８２９２号明細書
特開２０１６－６３００７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、良好な密着性および平坦性を有し、かつ良好な膜質を有する六方晶窒化ホウ素膜を成膜することができる窒化ホウ素膜の成膜方法および成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る窒化ホウ素膜の成膜方法は、チャンバー内に配置された基板に対してボラジン系化合物を含む原料ガスとプラズマとを供給する工程と、引き続き前記基板に対して前記原料ガスを供給せずに前記プラズマを供給する工程と、を含むシーケンスを複数回行い、前記複数回のシーケンスの全部または一部は、さらに、前記原料ガスを供給せずに前記プラズマを供給する工程の後に、前記基板に対して水素を含まないガスのプラズマを供給する工程を含み、前記ボラジン系化合物を含む原料ガスとプラズマとを供給する工程として前記基板に対して前記原料ガスと前記水素を含むガスのプラズマとを供給する工程を実施し、前記原料ガスを供給せずに前記プラズマを供給する工程として前記原料ガスを供給せずに前記水素を含むプラズマを供給する工程を実施する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、良好な密着性および平坦性を有し、かつ良好な膜質を有する六方晶窒化ホウ素膜を成膜することができる窒化ホウ素膜の成膜方法および成膜装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施形態に係るＢＮ膜の成膜方法の一例を示すタイミングチャートである。
一実施形態に係るＢＮ膜の成膜方法の他の例を示すタイミングチャートである。
一実施形態に係るＢＮ膜の成膜方法のさらに他の例を示すタイミングチャートである。
ステップＳＴ５のＨを含まないガスのプラズマによる改質のメカニズムを説明するための図である。
一実施形態によりＢＮ膜の膜質が向上することを確認した実験に用いたサンプル１～５の成膜シーケンスを説明する図である。
サンプル１～５について、ＦＴ－ＩＲでｈ－ＢＮのピーク（１３８０ｃｍ
－１
）を含む波数領域の吸光度を測定した図である。
サンプル１～５について、ＦＴ－ＩＲによりＮＨｘのピーク（３３００～３５００ｃｍ
－１
）を含む波数領域の吸光度を測定した図である。
サンプル１～５について、ＦＴ－ＩＲによりＢＯＨのピーク（３２００ｃｍ
－１
付近）を含む波数領域の吸光度を測定した図である。
サンプル１～５のＢＮ膜の膜組成とＢ／Ｎ比を示す図である。
サンプル１～５のｋ値とリーク電流を示す図である。
ＮＨ
３
プラズマの後のＮ
２
プラズマ改質時間と膜密度との関係を示す図である。
成膜装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態について具体的に説明する。
【００１０】
＜経緯および概要＞
最初に、経緯および概要について説明する。
ＢＮ膜は、優れた特性を有する絶縁膜であり、種々の用途への適用が検討されている。特に、３以下のｋ値を達成することができる低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ－ｋ絶縁膜）としてＢＮ膜が注目されている。ＢＮ膜としてはラテラル配向を持った六方晶ＢＮ（ｈ－ＢＮ）膜は良好なウェットエッチング耐性およびドライエッチング耐性有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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