氮化硅膜的成膜方法、成膜装置以及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及氮化硅膜的成膜方法、成膜装置以及存储介质。提供一种能够在通过ALD法针对多个被处理基板形成氮化硅膜时降低所形成的氮化硅膜的应力的技术。在通过ALD法针对多个被处理体统一形成氮化硅膜时，在各循环中，在使成膜原料吸附的步骤与氮化的步骤之间实施在处理容器内生成氢自由基来进行氢自由基吹扫的步骤，来促进在所形成的氮化硅膜的Si‑N键合，从而降低所形成的氮化硅膜的拉伸应力。

Film forming method, device and storage medium of silicon nitride film

The invention relates to a film forming method, a film forming device and a storage medium of silicon nitride film. A technique is provided to reduce the stress of the formed silicon nitride film when forming silicon nitride film on a plurality of processed substrates by ALD method. In the process of forming silicon nitride film by ALD, the steps of generating hydrogen free radicals in the treatment vessel to sweep the hydrogen free radicals between the steps of adsorbing the film-forming raw materials and nitriding are implemented in each cycle, so as to promote the Si_N bonding of the formed silicon nitride film, thereby reducing the formation of the silicon nitride film. Tensile stress of formed silicon nitride film.

【技术实现步骤摘要】
氮化硅膜的成膜方法、成膜装置以及存储介质
本专利技术涉及氮化硅膜的成膜方法、成膜装置以及存储介质。
技术介绍
在半导体器件的制造制程中存在以下一种成膜处理：针对以硅晶圆为代表的半导体晶圆(基板)形成氮化硅膜(SiN膜)等氮化膜来作为绝缘膜。作为SiN膜的成膜方法，以往大多利用等离子体CVD。另一方面，能够低温且均匀地在良好的覆盖范围内进行成膜，还正在利用一种电特性也良好的通过原子层沉积法(AtomicLayerDeposition；ALD法)形成的SiN膜。作为通过ALD法形成的SiN膜的成膜方法，在专利文献1中记载了如下一种方法：在针对多个半导体晶圆统一进行处理的批量式的立式成膜装置中，通过使供给作为Si原料气体的二氯硅烷(DCS)气体与供给作为氮化气体的NH3气体以隔着吹扫的方式交替重复来形成SiN膜。在利用批量式的立式成膜装置并通过ALD法形成SiN膜的情况下，在规定的成膜条件下，例如利用作为原料气体的二氯硅烷(DCS；SiH2Cl2)气体和作为氮化气体的NH3气体来开始对作为基板的半导体晶圆供给DCS气体，通过使单原子层的Si进行化学吸附的工序、利用非活性气体吹扫DCS气体的工序、供给NH3气体的等离子体来将所吸附的Si氮化的工序以及利用非活性气体吹扫NH3气体的工序，来形成1分子层厚的SiN单位膜，能够通过使这些工序重复进行规定次数来获得规定的膜厚的SiN膜。另外，作为SiN膜的用途，能够列举一种能够获得光刻技术的分辨极限以下的细微图案的双重图案化技术中的侧壁(间隔物)(例如，专利文献2)。在专利文献2中，在非晶硅图案上形成SiN膜，之后对SiN膜进行蚀刻使得仅在非晶硅图案的侧壁部残留SiN膜的间隔物(SiN间隔物)，之后去除非晶硅图案来形成SiN膜的图案。在这种双重图案化中，随着图案的进一步细微化，对SiN间隔物要求非常严格的均匀性，另外，还要求低温成膜、高覆盖范围性能等，因此正研究一种如专利文献1中记载那样的通过ALD形成的SiN膜。专利文献1：日本特开2004-281853号公报专利文献2：日本特开2014-11357号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题另外，SiN膜一般是具有高拉伸应力的膜，由器件的细微化导致的SiN间隔物的薄膜化正在加剧，由此因间隔物之间靠近所引起的弯曲正成为问题。关于通过等离子体CVD法形成的SiN膜，通过利用气体比、压力等调整膜中氢浓度、组成，能够调整膜中的应力。然而，通过ALD法形成的SiN膜非常致密，并且与通过等离子体CVD法形成的SiN膜相比杂质少，在所要求的低温成膜中难以控制膜中的应力。这种膜中的应力的问题并不限于双重图案化的间隔物，在通过ALD法形成的SiN膜中也产生这种膜中的应力的问题。因而，本专利技术的课题在于提供一种能够在通过ALD法针对多个被处理基板形成氮化硅膜时降低所形成的氮化硅膜的应力的技术。用于解决问题的方案为了解决上述问题，本专利技术的第一观点提供一种氮化硅膜的成膜方法，在处理容器内配置多个被处理基板，针对这些多个被处理基板重复进行多次如下循环来针对多个被处理基板统一形成规定膜厚的氮化硅膜，所述循环包括：第一吹扫步骤，将所述处理容器内加热至规定温度并且将所述处理容器内设为规定的减压状态，利用非活性气体对所述处理容器内进行吹扫；成膜原料气体吸附步骤，使包括含氯的硅化合物的成膜原料气体供给到所述处理容器内并吸附于被处理基板；第二吹扫步骤，利用非活性气体对处理容器内进行吹扫；以及氮化步骤，向所述处理容器内供给氮化气体来使构成所述氮化硅膜的元素氮化，该氮化硅膜的成膜方法的特征在于，在各循环中，在所述成膜原料气体吸附步骤与所述氮化步骤之间实施在所述处理容器内生成氢自由基来进行氢自由基吹扫的氢自由基吹扫步骤，来促进所形成的氮化硅膜的Si-N键合，从而降低所形成的氮化硅膜的拉伸应力。在上述第一观点中，邻接的被处理基板之间的间距优选为16mm以上，更优选为32mm。在所述氮化步骤中，能够利用等离子体生成所述氮化气体的活性种，能够利用该活性种进行氮化。能够在所述成膜原料气体吸附步骤与所述第二吹扫步骤之间实施所述氢自由基吹扫步骤。优选将所供给的气体中的H2气体的比率设为50％以上来进行所述氢自由基吹扫步骤。另外，能够通过将氢气进行等离子体化来生成所述氢自由基。在所述氢自由基吹扫步骤中，将所述氢气进行等离子体化时的高频功率优选为100W以上。所述氢自由基吹扫步骤的时间优选为10sec～60sec。所述含氯的硅化合物可以是从包括二氯硅烷、单氯硅烷、三氯硅烷、四氯化硅以及六氯乙硅烷的群中选择出的至少一种硅化合物，所述氮化气体可以是从包括NH3气体和N2气体的群中选择出的至少一种气体。本专利技术的第二观点提供一种氮化硅膜的成膜装置，该成膜装置针对多个被处理基板统一形成规定的膜厚的氮化硅膜，其特征在于，具有：处理容器，其收容要被形成所述氮化硅膜的多个被处理基板；气体供给机构，其向所述处理容器内供给非活性气体、硅成膜原料气体、氮化气体以及氢气；加热装置，其对所述处理容器内收容的多个被处理基板进行加热；氢自由基生成机构，其生成氢自由基；排气装置，其对所述处理容器内进行排气；以及控制部，其进行控制，以重复进行多次如下循环来针对多个被处理基板统一形成规定膜厚的氮化硅膜，所述循环包括：第一吹扫步骤，将所述处理容器内加热至规定温度并且将所述处理容器内设为规定的减压状态，利用非活性气体对所述处理容器内进行吹扫；成膜原料气体吸附步骤，使包括含氯的硅化合物的成膜原料气体供给到所述处理容器内并吸附于被处理基板；第二吹扫步骤，利用非活性气体对处理容器内进行吹扫；氮化步骤，向所述处理容器内供给氮化气体来使构成所述氮化硅膜的元素氮化，其中，在各循环中，在所述成膜原料气体吸附步骤与所述氮化步骤之间实施利用所述氢自由基生成机构在所述处理容器内生成氢自由基来进行氢自由基吹扫的氢自由基吹扫步骤，由此促进所形成的氮化硅膜的Si-N键合，从而降低所形成的氮化硅膜的拉伸应力。本专利技术的第三观点是提供一种存储介质，该存储介质存储有用于在计算机上运行来控制氮化硅膜的成膜装置的程序，其特征在于，在所述程序被执行时，使计算机控制所述氮化硅膜的成膜装置，以进行上述第一观点的氮化硅膜的成膜方法。专利技术的效果根据本专利技术，在通过ALD法针对多个被处理体统一进行形成氮化硅膜的成膜处理时，在各循环中，通过在成膜原料吸附步骤与氮化步骤之间实施在处理容器内生成氢自由基来进行氢自由基吹扫的氢自由基吹扫步骤，来促进正在形成的氮化硅膜的Si-N键合，降低所形成的氮化硅膜的拉伸应力，因此能够通过ALD法获得降低了应力的氮化硅膜。附图说明图1是表示能够用于实施本专利技术的一个实施方式所涉及的氮化膜的成膜方法的成膜装置的一例的纵截面图。图2是图1所示的成膜装置的水平截面图。图3是表示本专利技术的一个实施方式所涉及的氮化膜的成膜方法的制程的图。图4是表示以往的氮化膜的成膜方法的制程的图。图5是用于说明将氮化硅膜用作间隔物的双重图案化的图。图6是表示在图5的双重图案化中因氮化硅膜的应力发生了弯曲的状态的图。图7是表示以往的与ALD-SiN膜以及应力有关的见解的图。图8是用于说明通过氢自由基吹扫降低膜中的应力的原理的图。图9是表示由晶圆间的间距产生的氢自由基的状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化硅膜的成膜方法，在处理容器内配置多个被处理基板，针对这些多个被处理基板重复进行多次如下循环来针对多个被处理基板统一形成规定膜厚的氮化硅膜，所述循环包括：第一吹扫步骤，将所述处理容器内加热至规定温度并且将所述处理容器内设为规定的减压状态，利用非活性气体对所述处理容器内进行吹扫；成膜原料气体吸附步骤，使包括含氯的硅化合物的成膜原料气体供给到所述处理容器内并吸附于被处理基板；第二吹扫步骤，利用非活性气体对处理容器内进行吹扫；以及氮化步骤，向所述处理容器内供给氮化气体来使构成所述氮化硅膜的元素氮化，该氮化硅膜的成膜方法的特征在于，在各循环中，在所述成膜原料气体吸附步骤与所述氮化步骤之间实施在所述处理容器内生成氢自由基来进行氢自由基吹扫的氢自由基吹扫步骤，来促进所形成的氮化硅膜的Si‑N键合，从而降低所形成的氮化硅膜的拉伸应力。

【技术特征摘要】
2017.05.24 JP 2017-1030061.一种氮化硅膜的成膜方法，在处理容器内配置多个被处理基板，针对这些多个被处理基板重复进行多次如下循环来针对多个被处理基板统一形成规定膜厚的氮化硅膜，所述循环包括：第一吹扫步骤，将所述处理容器内加热至规定温度并且将所述处理容器内设为规定的减压状态，利用非活性气体对所述处理容器内进行吹扫；成膜原料气体吸附步骤，使包括含氯的硅化合物的成膜原料气体供给到所述处理容器内并吸附于被处理基板；第二吹扫步骤，利用非活性气体对处理容器内进行吹扫；以及氮化步骤，向所述处理容器内供给氮化气体来使构成所述氮化硅膜的元素氮化，该氮化硅膜的成膜方法的特征在于，在各循环中，在所述成膜原料气体吸附步骤与所述氮化步骤之间实施在所述处理容器内生成氢自由基来进行氢自由基吹扫的氢自由基吹扫步骤，来促进所形成的氮化硅膜的Si-N键合，从而降低所形成的氮化硅膜的拉伸应力。2.根据权利要求1所述的氮化硅膜的成膜方法，其特征在于，邻接的被处理基板之间的间距为16mm以上。3.根据权利要求2所述的氮化硅膜的成膜方法，其特征在于，邻接的被处理基板之间的间距为32mm。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的氮化硅膜的成膜方法，其特征在于，在所述氮化步骤中，利用等离子体生成所述氮化气体的活性种，利用该活性种进行氮化。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的氮化硅膜的成膜方法，其特征在于，在所述成膜原料气体吸附步骤与所述第二吹扫步骤之间实施所述氢自由基吹扫步骤。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的氮化硅膜的成膜方法，其特征在于，将所供给的气体中的H2气体的比率设为50％以上来进行所述氢自由基吹扫步骤。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的氮化硅膜的成膜方法，其特征在于，在所述氢自由基吹扫步骤中，通过对氢气进行等离子体化来生成所述氢自由基。8.根据权利要求7所述的氮化硅膜的成膜方法，其特征在于，在所述氢自由基吹扫步骤中，对所述氢气进行等离子体化时的高频...

【专利技术属性】
技术研发人员：户根川大和，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP