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WO2004086481A1 - 成膜装置 - Google Patents

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Publication number
WO2004086481A1
WO2004086481A1 PCT/JP2004/004076 JP2004004076W WO2004086481A1 WO 2004086481 A1 WO2004086481 A1 WO 2004086481A1 JP 2004004076 W JP2004004076 W JP 2004004076W WO 2004086481 A1 WO2004086481 A1 WO 2004086481A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film forming
substrate
gas
chamber
film
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/004076
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kunihiko Iwamoto
Toshihide Nabatame
Koji Tominaga
Tetsuji Yasuda
Original Assignee
Rohm Co., Ltd.
Renesas Technology Corp.
Horiba, Ltd.
National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology
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 Rohm Co., Ltd., Renesas Technology Corp., Horiba, Ltd., National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology filed Critical Rohm Co., Ltd.
Priority to US10/550,753 priority Critical patent/US7387686B2/en
Priority to EP04722958A priority patent/EP1608006A4/en
Publication of WO2004086481A1 publication Critical patent/WO2004086481A1/ja

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    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31641—Deposition of Zirconium oxides, e.g. ZrO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31645—Deposition of Hafnium oxides, e.g. HfO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31691—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass with perovskite structure

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus capable of forming a metal compound thin film by an atomic layer deposition method.
  • the high dielectric constant thin film is formed by a chemical vapor deposition (CVD) method, an ALD (Atomic LayerDeposition: atomic layer deposition) method, a sputtering method, or the like.
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD Atomic LayerDeposition: atomic layer deposition
  • sputtering method or the like.
  • the ALD method forms a thin film not by thermal decomposition but by chemical replacement through periodic supply of each reactant.
  • excellent step coverage can be obtained as compared with a physical vapor deposition method such as a sputtering method, and a low-temperature process can be performed. Therefore, this method is promising as a method for forming a high dielectric constant thin film constituting a semiconductor device.
  • Patent Document 1 Patent Document 1, etc.
  • Patent Document 2 describes an apparatus for performing film formation by such an ALD method.
  • This film forming apparatus realizes a process of supplying a first source gas to a substrate installed in a deposition chamber, purging the source gas, and then supplying a second source gas. is there.
  • the source gas and the purge gas By alternately switching between the source gas and the purge gas at a high speed, film formation by such a process becomes possible, and film formation in which atomic layers are deposited one by one becomes possible.
  • Patent Document 3 describes a film forming apparatus in which a chamber for performing a film forming process and a chamber for performing a pre-process are separately provided.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing the structure of this ALD device. According to the document, A1 In forming the 2 [Theta] 3, it is described that desorbs hydrogen terminated silicon surface.
  • This hydrogen desorption process for example, while treatment with 4 0 0 ° C or higher temperature atmosphere is performed, the deposition of A 1 2 0 3 is 3 0 0 ° about C, typical ALD apparatus Assuming that these processes are performed successively using, once the temperature of the sample is raised to 400 ° C or more, hydrogen desorption is performed, and then until the temperature of the sample falls to about 300 ° C. The film must be formed after waiting. If this series of operations is performed for each wafer, the number of processing steps in the ALD apparatus increases and the cost of the semiconductor apparatus increases.
  • the film-forming apparatus shown in Fig. 14 solves these problems.
  • the sample introduction chamber 13 stores the processed sample in the ALD device, and the reaction chamber forms a predetermined film on the sample. 12.
  • a hydrogen desorption chamber 11 for performing the desorption of hydrogen is provided, and the hydrogen desorption is performed by the heating lamp 16 in the hydrogen desorption chamber 11. This makes it possible to continuously perform the hydrogen desorption process and the deposition of the dielectric film at different processing temperatures. In this way, by separately providing the chambers for performing the film formation process and the pre-process, the process can be performed continuously without waiting for the temperature to stabilize. It is said that the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.
  • All of the film forming apparatuses that perform film formation by such an ALD method have a basic configuration in which a source gas and a purge gas are alternately supplied.
  • a general ALD method film forming process realized by these film forming apparatuses will be described with reference to FIG.
  • an example of an aluminum oxide film will be described.
  • the substrate is set in the reaction chamber, and then the film raw material A is supplied to the substrate surface.
  • trimethylaluminum (A 1 (CH 3 ) 3 called “TMA” is supplied (S 101).
  • the raw material A in the reaction chamber is exhausted by purging with an inert gas (S 102).
  • a reactive gas is supplied to the reaction chamber (S103). Oxygen, water vapor, or the like can be used as the reactive gas.
  • an atomic layer of oxygen is formed on the atomic layer of Subsequently, in order to remove by-products and reactive gas generated in the gas phase, the gas is exhausted by purging with an inert gas (S104).
  • the above S101 to S104 are repeated to form a high dielectric constant thin film. Thereafter, it is confirmed whether or not the film thickness has reached a predetermined value by a film thickness measuring device provided in the film forming device (S107). After it is confirmed that the film thickness has reached a predetermined value (Yes in S107), a film quality improvement process by thermal annealing is performed (S108). This thermal annealing is performed after the layer formation is completed (Patent Document 1, paragraph 047). Thus, the film forming process is completed.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a layer structure when a high dielectric constant thin film is formed according to the process of FIG. FIGS. 2 (a) and 2 (b) correspond to the states before and after the film quality improvement processing by the thermal annealing indicated by S108 in FIG. 1, respectively.
  • the impurities are distributed throughout the high dielectric constant thin film. After annealing, impurities are removed from the entire film and the film is densified. However, impurities are not sufficiently removed in the lower part of the high dielectric constant thin film, particularly in a region near the substrate, and tend to remain. In addition, metal oxides are generally easy to crystallize, and in the state shown in FIG. 2 (b) after annealing, crystallization occurs in a part of the film. Such residual impurities and crystallization of the film may cause deterioration of characteristics of devices including the high dielectric constant thin film. For example, when a high-dielectric-constant thin film is applied to a gate insulating film of a transistor, it causes an increase in leakage current, variation in threshold characteristics, and the like.
  • Patent Document 3 JP 2002-314072 A (FIG. 8) Disclosure of the Invention
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to form a film in an ALD method for suppressing contamination of impurities and defects in a film and for stably obtaining a thin film of good film quality. It is to provide a device. Another object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of introducing a heterogeneous component into a thin film in a desired distribution.
  • a film forming apparatus configured to perform film formation by alternately supplying a source gas and a purge gas
  • the film forming chamber includes: a substrate holding unit configured to hold a substrate in the film forming chamber; A source gas supply unit that supplies the source gas to the film formation chamber, a reactive gas supply unit that supplies a reactive gas to the film formation chamber, a purge gas supply unit that supplies the purge gas to the film formation chamber, An exhaust unit that exhausts the source gas, the reactive gas, and the purge gas from the film forming chamber; a first heating unit that heats the substrate disposed in the film forming chamber and maintains the substrate at a predetermined temperature; And a second heating means for rapidly heating the substrate disposed in the film formation chamber.
  • a film forming apparatus includes first and second heating means for heating a substrate disposed in a film forming chamber.
  • the first heating means sets the substrate at a film forming temperature at which an atomic layer is deposited. While maintaining it, rapid heating can be performed by the second heating means. Therefore, both the atomic layer deposition step and the annealing step can be performed in the same film formation chamber without removing the substrate, and the film formation can be performed by rapidly switching these steps.
  • a film forming process comprising a step of performing a layer formation time was Fu c
  • impurities mixed in the layer and defects of the layer can be sufficiently removed, and the film can be densified.
  • an annealing gas such as ammonia is introduced in the annealing step, and a layer into which nitrogen or the like is introduced by annealing can be arbitrarily formed in the thin film.
  • annealing after film formation is performed by taking out the substrate from the film forming apparatus and using another apparatus.
  • atomic layer deposition and annealing can be performed in the same film forming apparatus, and the above film forming process can be stably realized.
  • the source gas, the reactive gas, or the purge gas may be introduced from a direction parallel to the substrate surface.
  • the purge gas is introduced into the substrate from a horizontal direction, these gases are efficiently supplied to the substrate surface, and a thin film of good film quality can be stably obtained.
  • the first heating unit and the second heating unit are arranged to face each other with the substrate interposed therebetween, and the first heating unit heats the substrate from the back surface, and the second heating unit May be configured to heat the substrate from the surface. By doing so, the heating by each heating means can be performed efficiently.
  • the surface on which the film is formed is referred to as the surface of the substrate.
  • a configuration may be further provided with an annealing gas introduction section for introducing annealing gas into the film forming chamber.
  • an annealing gas introduction section for introducing annealing gas into the film forming chamber.
  • the second heating means may be an RTP (Rapid Thermal 1 Processing) device such as an infrared lamp, a laser annealing device, or a flashing device. By doing so, rapid heating of the substrate can be stably performed, and a process of sequentially repeating atomic layer deposition and annealing can be stably performed.
  • the second heating means may be arranged outside the film forming chamber. By doing so, the contamination of the second heating means by the raw material gas, the reactive gas, and the like can be effectively suppressed.
  • the first heating means may be, for example, a heater provided on the substrate holding surface of the substrate holding means. By doing so, the back surface of the substrate is heated by heat conduction or radiation, so that the substrate can be stably maintained at the film formation temperature.
  • the present invention by adopting a configuration capable of realizing a quick purge as compared with the conventional apparatus, it is possible to rapidly cool the substrate temperature. After annealing, the substrate is quickly cooled, and the next atomic layer is cooled. It is possible to quickly switch to the deposition process. Therefore, both film formation and annealing can be performed in the same film formation chamber. Therefore, a film formation apparatus which can appropriately suppress the entry of impurities and the defect of the film can be realized. In addition, since a process of forming a layer into which nitrogen or the like is introduced by annealing at a desired position in the thin film can be performed, it is possible to reliably introduce different components into the thin film with a desired distribution. Therefore, a high-quality film having a desired component distribution can be stably formed.
  • the substrate holding means may have a moving mechanism for moving the position of the substrate, and the substrate and the first substrate may be operated by an operation from outside the film formation chamber without opening the film formation chamber. It is also possible to configure so that the distance between the two heating means can be adjusted. In addition, by combining a large-flow purge gas supply unit with a corresponding exhaust unit, rapid heating and rapid cooling of the substrate can be performed more smoothly.
  • the apparatus further comprises an annealing gas introduction unit for introducing annealing gas into the film forming chamber, wherein when the substrate is moved closer to the second heating means by a moving mechanism, the film is formed by the substrate or the substrate holding means.
  • the chamber is divided into a first chamber provided with the annealing gas introduction section and a second chamber provided with the source gas supply section and the reactive gas supply section, and the surface of the substrate is formed in the first chamber. Exposed.
  • a part of the space in the film forming chamber The neal is performed, and the temperature controllability in the rapid heating process is further improved.
  • the amount of introduction can be controlled with high precision. Further, at the time of annealing, there is no need to move the substrate from the film formation chamber to another chamber for annealing, and the operation from film formation to annealing can be performed continuously in the film formation chamber.
  • the durability of the film forming apparatus can be improved.
  • Mixing of the annealing gas with the source gas and the reactive gas may generate corrosive gas, which may corrode the inner wall of the film forming chamber.
  • generation of such corrosive gas can be suppressed, and the durability of the film forming apparatus can be improved.
  • the first chamber having a closed structure may be formed by the substrate holding means and the inner wall of the film forming chamber.
  • a small chamber can be easily formed in the film forming chamber with a simple configuration, and the heating by the second heating means can be performed more efficiently.
  • a partition member is provided inside the film forming chamber, and when the substrate is moved closer to the second heating means by the moving mechanism, the substrate or the substrate holding means and the partition member are integrated to form a partition in the film forming chamber.
  • the first and second chambers may be formed.
  • the film forming apparatus further includes a control unit configured to control operations of the second heating unit and the moving mechanism, wherein the control unit moves the substrate closer to the second heating unit by the moving mechanism. After that, the heating of the substrate may be started by the second heating means. By doing so, the heating of the substrate Can be performed more efficiently.
  • the film forming apparatus of the present invention further includes an annealing gas introduction unit for introducing annealing gas into the film forming chamber, and further includes a control unit that controls operations of the second heating unit, the annealing gas introduction unit, and the moving mechanism.
  • the control unit starts heating the substrate by the second heating unit when the substrate is brought close to the second heating unit by the moving mechanism, and further controls the film formation chamber from the annealing gas introduction unit. May be configured to introduce anneal gas into the gas. By doing so, a high-quality film can be formed more reliably and quickly.
  • the exhaust unit is also controlled by the control unit, and the entire film forming chamber can be exhausted when the moving mechanism moves the substrate away from the second heating unit. it can. By doing so, it is possible to simultaneously exhaust the entire film formation chamber including the part that becomes a small chamber when the substrate is brought close to the second heating means. Therefore, gas replacement and cooling in the film formation chamber can be performed more quickly and reliably.
  • the film forming apparatus of the present invention is suitably used for forming a metal compound layer made of a high dielectric constant material called so-called high-k.
  • the dielectric constant k of the thin film can be, for example, 8 or more.
  • the metal compound layer is a group of Hf, Zr, Al, La, Y, Si, Ba, Sr, Ti, Pb, Bi, Ta, Nb, and Mn. And one or more elements selected from the group consisting of: Among these, it is particularly preferable to include any of Hf, Zr, Al, La and Y. By doing so, a stable film having a high dielectric constant can be obtained.
  • M represents one or more metal elements. Specific examples of metal elements include those described above. Is mentioned.
  • Metal nitrides such as A 1 N and H f 3 N 4 ;
  • Etc. are exemplified.
  • a high dielectric constant film made of a high dielectric constant material having a relative dielectric constant of 10 or more is preferable.
  • Such a film can be suitably used as a gate insulating film of a MIS (Meta 1 Insul stor s ic i d u n d ct o r) type transistor-capacitance film.
  • MIS Metal 1 Insul stor s ic i d u n d ct o r
  • the annealing process is performed in an atmosphere containing a nitrogen compound gas, and then the step of depositing the atomic layer is further performed. It can be realized in a continuous process without any.
  • a metal nitride layer or a metal oxynitride layer can be introduced at an arbitrary position in the metal compound layer made of a high dielectric constant material.
  • a high-dielectric-constant film made of a metal oxide has high insulating properties, but has a property of being easily crystallized and easily leaking current.
  • nitrogen when nitrogen is introduced, the film quality is improved by increasing the crystallization temperature, and the leakage current becomes difficult to flow. According to the present invention, it is possible to stably form such a film with good controllability.
  • FIG. 1 is a view for explaining a conventional typical high-dielectric-constant thin film forming process by the ALD method.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a layer structure when a high dielectric constant thin film is formed according to the process of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a step of forming a high dielectric constant thin film according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a layer structure when a high dielectric constant thin film is formed according to the process of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing a sequence of gas supply and wafer cooling.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a sequence of gas supply and wafer temperature control in the high dielectric constant thin film forming method according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing a sequence of gas supply and temperature control in the high dielectric constant thin film forming method according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional film forming apparatus.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a method of process management in the film forming apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a method of process management in the film forming apparatus according to the embodiment.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First embodiment
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a film forming apparatus according to the present embodiment.
  • the Si wafer 206 is mounted on a mounting table 268 provided with a heater 208.
  • the mounting table 268 is supported by the support portion 214.
  • the the device the reactive gas (H 2 0), the raw material to become gas and inlet par purge gas of the metal compound is provided.
  • An exhaust port for exhausting gas in the film forming chamber is provided on the right side of the apparatus.
  • a quartz force par 258 is provided in order to prevent gas components from adhering to the mounting table 268 and the support portion 214.
  • An RTP device 202 is installed above a quartz window 204 provided on the wall surface of the film forming chamber 211.
  • the Si wafer 206 is maintained at a predetermined temperature during film formation by the heater 208, and is The device 202 is rapidly heated. That is, the heater 208 is a heat source for maintaining a predetermined film forming temperature, that is, a film forming temperature in FIG. 7B described later when forming a film on the Si wafer 206.
  • the device 202 is a heat source for achieving an annealing temperature during the thermal annealing.
  • a rapid temperature rising / falling heat treatment device such as an infrared lamp, a laser annealing device, or flashing can be used.
  • the ratio of the volume of the film forming chamber 216 to the flow rate of the purge gas is remarkably smaller than before, the inside of the film forming chamber 216 is cooled by a large flow of the purge gas for cooling in a short time. Is replaced by This makes it possible to rapidly lower the temperature in the film forming chamber 2 16. Further, since the RTP device 202 is attached to the film forming device 200, a rapid temperature rise is possible.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the film forming apparatus 200 in more detail, and shows the configuration of a pipe connected to the film forming chamber 216.
  • a valve 238 and a valve 240 are provided in a raw material gas supply pipe 222 for supplying a gas as a raw material of the metal compound thin film to the film forming chamber 2 16.
  • the raw material gas supply pipe 222 is connected to a tank or a cylinder for storing the raw material gas.
  • the purge gas supply pipe 224 communicating with the source gas supply pipe 222 Pulp 2 4 2 is provided.
  • the source gas may be a source material for a high dielectric constant film (high-k source material). By doing so, a metal compound thin film having a high dielectric constant can be suitably formed on the surface of the Si wafer 206.
  • the film formation chamber 2 1 6 reactive gas (H 2 0) Valve 2 4 4 The reactive gas supply pipe 2 2 6 for supplying, and the valve 2 4 6 are provided, the reactive It is connected to a gas storage tank or cylinder.
  • the purge gas supply pipe 228 communicating with the reactive gas supply pipe 226 is provided with a valve 248. Further, a valve 250 is provided in a purge gas supply pipe 230 for introducing a large amount of cooling purge gas into the film forming chamber 216.
  • the materials of the source gas supply pipe 222, the purge gas supply pipe 222, the reactive gas supply pipe 226, the purge gas supply pipe 228, and the purge gas supply pipe 230 are as follows. There is no particular limitation as long as the pipe has resistance to gas components flowing through the pipe and its temperature. For example, a stainless steel pipe can be used. Further, each of the valves 238 to 250 may be controlled by, for example, a combo (not shown) to open and close.
  • the material of the wall surface of the film forming chamber 216 is not particularly limited as long as it has resistance to heat, an oxidizing agent, and a reducing agent.
  • a metal such as stainless steel can be used.
  • the outer wall of the film forming chamber 2 16 may be provided with a heat retaining capacity 210.
  • a material of the heat retaining power 210 for example, glass wool can be used.
  • the Si wafer 206 is set in the film forming chamber 2 16, and then the raw material A for the film is introduced into the film forming chamber 2 16 from the raw material gas supply pipe 222 and the Si wafer 206 is set. Supply to the surface (S101). At this time, the valve 238 and the valve 240 are opened, and the valve 242 is closed.
  • Raw material A is a metal compound. For example, when forming an aluminum oxide layer, it is trimethyl aluminum (TMA).
  • TMA trimethyl aluminum
  • Z r 0 2 used to select the raw material gas such as zirconium chloride (Z r C 1 4) as appropriate.
  • hafnium tetrachloride H f C 1 4
  • H f (i OP r) 4 hafnium Pro Boki Sid
  • the temperature of the Si wafer 206 during film formation is adjusted by the heater 208, and the temperature of the heater 208 is measured by the temperature measuring means 256.
  • a reactive gas is supplied from the reactive gas supply pipe 226 to the film forming chamber 216 (S103).
  • the valves 244 and 246 are opened and the valve 248 is closed.
  • the reactive gas for example H 2 0, it can be used ⁇ 3, 0 2, N 2 0 , NH 3, NO , and the like.
  • an atomic layer of oxygen is formed on the atomic layer made of the raw material A.
  • the gas is exhausted by purging with an inert gas in order to remove the reactive gas and generated by-products in the gas phase (S104).
  • the valve 244 is closed, the valve 248 is opened, and the purge gas is introduced from the purge gas supply pipe 228.
  • the reactive gas in the reactive gas supply pipe 226 can be suitably removed.
  • thermal annealing (S105, S106). This annealing is performed inside the film forming chamber 216 in which S101 to S105 are performed. That is, thermal annealing is performed without taking out the Si wafer 206 from the film forming chamber 211.
  • the annealing temperature is appropriately set according to the film material and the like, but usually, a suitable temperature is selected from the range of 400 to 10000C.
  • the heating temperature of the RTP device 202 is adjusted based on the temperature measured by the radiation thermometer 254.
  • the cycle consisting of S101 to S106 is repeated to build up atomic layers. Thereafter, it is checked whether or not a predetermined film thickness has been reached by a film thickness measuring device (not shown) provided in the film forming device 200 (S107). If the film thickness has not reached the predetermined value (No in S107), after annealing, C) Cool 206 rapidly and repeat the steps from S101.
  • the rapid cooling of the film forming chamber 2 16 is performed by supplying the purge gas from the purge gas supply pipe 230 and exhausting the gas from the exhaust port. In this way, efficiently
  • the i-wafer 206 is cooled, and after S106, the process can be promptly moved to S101. If it is confirmed in S107 that the film thickness has reached the predetermined thickness (Yes in S107), the atomic layer forming process is completed, and an annealing process for improving film quality is performed (S108). .
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a state of a process of stacking atomic layers according to the process of FIG.
  • FIG. 6A shows a state where steps S101 to S104 in FIG. 5 have been executed. Metal atoms, oxygen atoms and impurities are deposited on the substrate.
  • FIG. 6B shows a state where steps S105 to S106 in FIG. 5 are executed. The heat layer removes impurities from the film.
  • FIGS. 6 (c) and 6 (d) show the layer structure at the stage where the above procedure was repeated. Figure by heat annealing
  • FIG. 7A is a diagram showing a sequence of gas supply and wafer cooling.
  • a reactive gas is supplied (Sequence 2).
  • an anneal is performed to remove impurities and to densify the film (Sequence 3).
  • the Si wafer 206 is cooled (sequence 4), and the one-cycle film forming process is completed. By performing this cycle a plurality of times, a high dielectric constant thin film is formed.
  • FIG. 7 (b) is a diagram showing the relationship between this cycle and the Si wafer 206 temperature and gas flow rate.
  • the numbers in the film forming sequence in FIG. 7 (b) match those in FIG. 7 (a).
  • the wafer temperature is kept relatively low.
  • the temperature is rapidly increased by the RTP device 202 to perform an annealing process in the film forming sequence 3 (impurity removal and densification).
  • the wafer temperature is maintained at a high temperature.
  • Anil The treatment is performed by infrared lamp or laser annealing, and is completed in a short time.
  • sequence 4 of the Si wafer 206 cooling is executed.
  • the temperature of the Si wafer 206 is quickly raised without taking the Si wafer 206 out of the film forming chamber 206, annealing is performed, and the next film forming step is performed. It is important to rapidly lower the temperature of the Si wafer 206 so as not to hinder the operation. This was difficult to achieve with a conventional film forming apparatus, but since the film forming apparatus 200 is equipped with a heater 208 and an RTP apparatus 202, the RTP apparatus 20 High speed heating by 2 is possible. Further, since the introduction speed of the purge gas from the purge gas supply pipe 230 and the exhaust speed of the purge gas from the exhaust port are significantly higher than those of the conventional apparatus, rapid cooling is also possible.
  • the temperature of the Si wafer 206 can be quickly raised and cooled, and both the film formation and the annealing can be realized in the film forming chamber 214. Can be.
  • the film formation and the annealing can be performed at a desired timing, so that different components can be introduced into the thin film with a desired distribution.
  • FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams illustrating the configuration of the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 8 shows a state in which the support portion 214 of the film forming apparatus 260 is raised
  • FIG. 9 shows a state in which the support portion 214 is lowered.
  • the Si wafer 206 is placed on a support portion 214 having a moving mechanism 212 so that the position can be moved in the height direction.
  • the moving mechanism 2 12 has, for example, a structure in which the supporting section 2 14 is electrically extended and contracted, and the height of the supporting section 2 14 is changed by a switch provided outside the film forming chamber 2 16. 1 2 as support 2 1 4 inside Can be provided.
  • the Si wafer 206 is moved upward as shown in FIG.
  • the Si wafer 206 is moved to the lower part, moved away from the RTP device 202, and introduced from the purge gas supply pipe 230.
  • the room is cooled by a large amount of purge gas.
  • an exhaust port is provided above the film forming chamber 214.
  • the structure of the mounting table 268 and the supply path of each gas are the same as those shown in FIG.
  • the film forming apparatus 260 is configured so that the distance between the RTP apparatus 202 and the Si wafer 206 can be adjusted, and the exhaust port is located above the film forming chamber 2 16. This makes it possible to quickly perform gas exchange and temperature control, making the structure more suitable for rapid heating and rapid cooling.
  • the distance between the RTP device 202 and the Si wafer 206 during heating is appropriately selected according to the output of the RTP device 202 and the like.
  • FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams illustrating the configuration of the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 10 shows a state in which the support section 214 of the film forming apparatus 262 is raised
  • FIG. 11 shows a state in which the support section 214 is lowered.
  • the Si wafer 206 is mounted on a support portion 214 provided with a moving mechanism 212.
  • the position can be moved in the height direction.
  • the partition plate 264 is provided at a position lower than the inlet for the annealing gas and higher than the inlets for the other gases.
  • an upper part of the film forming chamber 216 is provided with an exhaust gas for exhausting a purge gas or an anneal gas.
  • the mouth 2 6 6 is provided.
  • the anneal gas exhaust port is provided above the partition plate 264.
  • the Si wafer 206 is moved by the moving mechanism 2 12, and the Si wafer 206 on the quartz cover 250, the support portion 214 and the support portion 214 are separated from the partition plate 260.
  • the partition walls are integrally formed in the film forming chamber 216, whereby two small chambers are formed in the film forming chamber 216.
  • a small chamber for annealing is suitably formed in the film forming chamber 216 by the partition plate 264.
  • the side surface of the partition plate 264 contacts the side surface of the Si wafer 206 or the side surface of the mounting table 268. Adjust the moving mechanism 2 1 2 so that In this way, the supply and discharge of the anneal gas are performed only to the small chamber above the partition plate 264, and the flow of the anneal gas into the chamber below the partition plate 264 is shut off. By doing so, corrosion of the inner wall of the film formation chamber 216 due to contact between the anneal gas and the reactive gas in the film formation chamber 216 can be suitably suppressed.
  • NH 3 which is a reducing gas
  • H 20 which is the oxidizing gas
  • corrosion of the inner wall may progress, but the provision of the partition plate 264 can suppress this.
  • an oxidizing gas is selected as the annealing gas
  • a reducing gas is selected as the reactive gas.
  • the anneal gas can be supplied more efficiently.
  • the Si wafer 206 is close to the RTP device 202 and can be heated more rapidly.
  • the moving mechanism 21 is set so that the Si wafer 206 is located at a position lower than the purge gas inlet. Adjust 2. At this time, the air is exhausted from two places, the anneal gas exhaust port 266 provided in the upper part of the film forming chamber 216 and the exhaust port in the lower part of the film forming chamber 216, so that the cooling is more efficiently performed. It can be carried out. This allows for a more rapid temperature drop.
  • the side surface of the partition plate 264 is configured to be in contact with the side surface of the Si wafer 206 or the side surface of the mounting table 268, but there is a predetermined gap. You may.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a method of process management in the above-described film forming apparatus.
  • the process management unit 270 manages the schedule of each process based on the time information input from the clock unit 272. This schedule management will be described with reference to the flow chart of FIG. 5 using the film forming apparatus 260 described in the second embodiment as an example.
  • the source gas control unit 276 controls the supply amount of the source gas from the source gas supply pipe 222 (S101). Note that the temperature of the heater 208 in the film forming process is controlled by the heater control unit 286.
  • the source gas control unit 276 stops supplying the source gas, and the exhaust control unit 288 forms a film from the exhaust port.
  • the chamber 216 is evacuated (S102). After a lapse of a predetermined time, the exhaust is stopped.
  • a reactive gas is supplied from the reactive gas supply pipe 226 for a predetermined time (S103).
  • the supply of the reactive gas is controlled by the reactive gas control unit 278. It is.
  • the reactive gas control unit 278 stops the supply of the reactive gas, and the exhaust control unit 288 evacuates the film formation chamber 2 16 (S 104). After a lapse of a predetermined time, the exhaust is stopped.
  • the moving mechanism control unit 274 operates the moving mechanism 212 for a predetermined time to bring the Si wafer 206 closer to the RTP device 202.
  • the RTP control unit 284 starts heating by the RTP device 202, and the anneal gas control unit 280 supplies an annealing gas from the anneal gas supply pipe 218 to the film formation chamber 216 for a certain period of time (S 105).
  • the purge gas control unit 282 starts the supply of the purge gas from the purge gas supply pipe 230, and the exhaust control unit 288 exhausts the exhaust gas from the exhaust port. To start. The above operation is repeated until a predetermined time.
  • the film quality improvement processing is performed similarly to S105, and the film formation is completed.
  • Each of the above sequences is managed by the process management unit. Further, the sequence shown in FIG. 7 can also be performed based on the method of the present embodiment.
  • a schedule may be set such that anneal gas is supplied at a predetermined timing after the start of heating of the RTP device 202.
  • FIG. 16 is a view for explaining another method of process management in the above-described film forming apparatus.
  • the moving mechanism control unit 274 controls the operation of the moving mechanism 212, while controlling the annealing gas based on the position of the substrate 206 grasped by the substrate position grasping unit 290.
  • the operation of the block 280 and the RTP control block 284 is controlled. For this reason, when the Si wafer 206 moves to a predetermined position, the RTP control unit 284 starts heating by the RTP device 202 and controls the annealing gas.
  • Section 280 initiates the supply of anneal gas supply pipe 218. At this time, the schedule may be such that the supply of the anneal gas is started after the heating by the RTP device 202 is performed for a predetermined time.
  • the sequence shown in FIG. 7 may be performed based on the method of the present embodiment.
  • This embodiment relates to another example of the film forming method using the film forming apparatus 260 (FIGS. 8 and 9) described in the second embodiment.
  • an example is shown in which an annealing treatment is performed in an atmosphere containing a nitrogen compound gas to diffuse nitrogen into the metal compound layer.
  • the RTP device 202 is an infrared lamp.
  • Figure 12 shows the gas supply and temperature profile in the film formation process. This profile can be executed, for example, by the method described in the fourth embodiment or the fifth embodiment.
  • the raw material gas trimethylaluminum (TMA) is introduced to form an aluminum atomic layer.
  • H 20 gas is introduced as a reactive gas to form an oxygen atomic layer.
  • the temperature at the time of forming the aluminum atomic layer and the oxygen atomic layer is about 200 ° C. to 450 ° C.
  • a thermal annealing process for removing impurities and densifying the film is performed.
  • the annealing temperature and time are, for example, 600 ° C. to 150 ° C.
  • the heating rate during annealing should be 10 O ⁇ Z sec or more.
  • the above-described series of steps is repeated a predetermined number of times, and a metal oxide layer is laminated. After that, when a predetermined thickness is reached, a nitrogen introduction treatment is performed. That is, as shown in FIG. 12, NH 3 is supplied during the annealing process. This allows nitrogen to Introduced and diffused in layers.
  • the annealing conditions at this time are the same as those described above.
  • a high dielectric constant thin film in which A1 ⁇ and A1ON are stacked in this order can be formed.
  • the amount of nitrogen introduced can be highly controlled by adjusting the annealing conditions and the like. Also, a desired nitrogen concentration distribution can be stably formed in the high dielectric constant thin film. .
  • the film quality is improved by increasing the crystallization temperature, and the chemical stability is improved.
  • it has properties such as a low barrier against electrons and trapping electrons. Therefore, when introducing nitrogen into the metal oxide film, if the nitrogen concentration can be distributed and the high nitrogen concentration region and the low nitrogen concentration region can be provided, unprecedented superior device performance may be realized. .
  • the method of the present embodiment can precisely control such a nitrogen concentration distribution, and thus can be suitably used in a device manufacturing process.
  • the film forming apparatus 260 is used in the present embodiment, a film forming apparatus 200 or a film forming apparatus 262 may be used.
  • an example in which an annealing process is performed every time an atomic layer is formed has been described.
  • a method of performing an annealing process after stacking a plurality of atomic layers is adopted.
  • A1 O and A1ON are stacked in this order on a silicon substrate using the ALD method.
  • the film forming apparatus for example, the film forming apparatus 260 (FIGS. 8 and 9) described in the second embodiment is used.
  • FIG. 13 shows the gas supply and temperature profile in the film formation process. This profile can be executed, for example, by the method described in the fourth embodiment or the fifth embodiment.
  • a source gas trimethylaluminum (TMA)
  • TMA trimethylaluminum
  • H 20 gas is introduced as a reactive gas to form an oxygen atomic layer (Step B).
  • the temperature at the time of film formation of aluminum and oxygen is about 150 to 450 ° C.
  • Steps A and B are performed 2 to 5 cycles to form an A 1 O layer.
  • the annealing temperature and time are, for example, 600 ° C. to 150 ° C. and 1 second to 600 seconds.
  • the heating rate during annealing is 100 ° CZ sec or more (Step C).
  • step D a nitrogen compound gas is introduced into the film forming chamber.
  • ammonia is introduced.
  • nitrogen is introduced into the aluminum oxide layer, and an A1ON layer is formed.
  • the film forming apparatus 260 is used in the present embodiment, a film forming apparatus 200 or a film forming apparatus 262 may be used.

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Abstract

ＡＬＤ法により、金属原子層、酸素原子層をこの順で形成した後、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）による急速熱アニールを行う。この工程を一サイクルとしてサイクルを繰り返し、高誘電率膜を形成する。

Description

技術分野 本発明は、 原子層堆積法による金属化合物薄膜を形成することのできる成 膜装置に関する。 明
背景技術 書
近年、 半導体装置の構成材料として、 h i g h— kとよばれる高誘電率薄 膜の利用が盛んに検討されている。 高誘電率薄膜は、 CVD (Ch em i c a 1 Va p o r D e p o s i t i o n) 法、 ALD (A t om i c L a y e r D e p o s i t i o n :原子層堆積） 法、 スパッ夕リング法等に より形成される。 このうち、 ALD法は、 熱分解ではなく、 各反応物の周期 的な供給を通じた化学的置換により薄膜を形成するものである。 この方法に よれば、 スパッタリング法等の物理蒸着法に比べて優れた段差被覆性が得ら れ、 かつ低温工程が可能となるため、 半導体装置を構成する高誘電率薄膜の 形成方法として有力視されている （特許文献 1等）。
こうした ALD法による成膜を行う装置が、 特許文献 2に記載されている。 この成膜装置は、 成膜室内に設置された基板に対し、 第一の原料ガスを供給 した後、 この原料ガスをパージし、 次いで第二の原料ガスを供給するという プロセスを実現するものである。 原料ガスとパージガスとを交互に高速に切 り替えることにより、 こうしたプロセスによる成膜が可能となり、 原子層を 一層ずつ堆積していく成膜が可能となる。
一方、 特許文献 3には、 成膜処理を行うチャンパと前処理を行うチャンバ を別々に設けた成膜装置が記載されている。 図 14は、 この ALD装置の構 造を模式的に示す図である。 同文献には、 ALD装置でシリコン基板上に A 1 2θ 3を成膜するにあたって、シリコン表面に終端された水素を脱離することが 記載されている。 この水素脱離処理は、 例えば、 4 0 0 °C以上の温度雰囲気 で処理が行われるのに対し、 A 1 203の成膜は 3 0 0 °C程度であり、 一般的な A L D装置を用いてこれらの処理を連続して行うとすると、 一旦試料の温度 を 4 0 0 °C以上に上げて水素脱離処理を行い、その後、試料の温度が 3 0 0 °C 程度まで下がるまで待ってから成膜を行わなければならない。 そしてこの一 連の動作をウェハ毎に行うとすると、 A L D装置での処理工数が増加し、 半 導体装置のコストの上昇を招いてしまう。
図 1 4に示す成膜装置は、 こうした課題を解決するものであり、 A L D装 置に処理待ち及び処理済みの試料を格納する試料導入室 1 3、 試料に所定の 膜を成膜する反応室 1 2、 試料を順次搬送する搬送系に加え、 水素の脱離処 理を行う水素脱離室 1 1を設け、 水素脱離室 1 1において加熱ランプ 1 6で 水素脱離処理を施すことにより、 処理温度の異なる水素脱離処理と誘電体膜 の成膜とを連続して処理することを可能とするものである。 このように、 成 膜処理と前処理を行うチャンバを別々に設けることによって、 温度が安定す るまで待つことなく、 連続して処理を行うことができるため、 半導体装置の 処理工数を削減し、 半導体装置の製造コストを低減することができるとされ ている。
こうした A L D法による成膜を行う成膜装置は、 いずれも、 原料ガスとパ ージガスを交互に供給することが基本構成となっている。 以下、 これらの成 膜装置により実現される一般的な A L D法の成膜プロセスについて図 1を参 照して説明する。 ここでは酸化アルミニウム膜の例を挙げて説明する。
まず反応チャンバに基板を設置した後、 膜の原料 Aを基板表面へ供給する。 ここではトリメチルアルミニウム （A 1 ( C H3) 3、 「T M A」 と称する） を 供給する （S 1 0 1 )。
次に、 不活性ガスのパージにより、 反応チャンバ内の原料 Aを排気する （S 1 0 2 )。 次に、 反応チャンパに反応性ガスを供給する （S 1 0 3 )。 反応性 ガスとしては、 酸素や水蒸気等を用いることができる。 これにより、 原料 A からなる原子層の上に酸素の原子層が形成される。 つづいて、 気相中に生成 した副生成物や反応性ガスを除去するため、 不活性ガスのパージにより排気 する （S 1 0 4 )。
以上の S 1 0 1〜S 1 0 4を繰り返し行い、 高誘電率薄膜を形成していく。 その後、 成膜装置に備え付けられた膜厚測定装置により、 所定の膜厚に到達 したかどうかを確認する （S 1 0 7 )。 所定の膜厚に到達したことが確認され た後（S 1 0 7のはい）、 熱ァニールによる膜質改善処理を行う （S 1 0 8 )。 この熱ァニールは、 層形成を完了した後に行われる （特許文献 1、 段落 0 0 4 7 )。 以上により、 成膜工程を終了する。
しかし、 このような成膜プロセスでは、 A L D法に利用される原料に起因 する不純物が高誘電率薄膜中に残留し、 また、 膜の欠陥を誘起することがあ つた。 このことについて図 2を参照して説明する。 図 2は、 図 1の工程にし たがって高誘電率薄膜を形成したときの層構造の模式図である。 図 2 ( a ) および図 2 ( b ) は、 それぞれ、 図 1の S 1 0 8で示した熱ァニールによる 膜質改善処理の前後の状態に対応する。
熱ァニール前は、 図 2 ( a ) に示すように、 高誘電率薄膜中に不純物がく まなく分布している。ァニール後、膜全体から不純物が除去されるとともに、 膜が緻密化される。 しかしながら、 高誘電率薄膜の下部、 特に基板近傍の領 域においては不純物が充分に除去されず残存しがちとなる。 また、 金属酸化 物は一般に結晶化しやすく、 ァニール後の図 2 ( b ) の状態では、 膜の一部 で結晶化が起こる。 こうした不純物の残存や膜の結晶化は、 高誘電率薄膜を 含む素子の特性の劣化をもたらす原因となり得る。 たとえば高誘電率薄膜を トランジスタのゲート絶縁膜に適用した場合においては、 漏れ電流の増大、 閾値特性のばらつき等を生む原因となる。
こうした課題を解決するためには、 原料ガスとパージガスを交互に供給す るだけでなく、 膜質をより高度に制御する成膜方法を採用することが望まれ る。 そのような新規な成膜方法を実現するためには、 成膜装置自体も、 より 高機能化することが必要となる。 特許文献 1 特開 200 1— 1 52339号公報
特許文献 2 特開 200 1— 2541 8 1号公報
特許文献 3 特開 2002— 3 14072号公報 （図 8 ) 発明の開示
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、 その目的とするところは、 ALD法において、 不純物の混入や膜の欠陥を抑制し、 良好な膜質の薄膜を 安定的に得るための成膜装置を提供することにある。 また本発明の別な目的 は、 薄膜中に異種成分を所望の分布で導入することのできる成膜装置を提供 することにある。
本発明によれば、 原料ガスとパージガスを交互に供給し成膜を行うように した成膜装置であって、 成膜室と、 前記成膜室に基板を保持する基板保持手 段と、 前記成膜室に前記原料ガスを供給する原料ガス供給部と、 前記成膜室 に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、 前記成膜室に前記パージガス を供給するパージガス供給部と、 前記成膜室から前記原料ガス、 前記反応性 ガスおよび前記パージガスを排気する排気手段と、 前記成膜室に配置された 前記基板を加熱して所定の温度に維持する第一の加熱手段と、 前記成膜室に 配置された前記基板を急速加熱する第二の加熱手段と、 を備えることを特徴 とする成膜装置が提供される。
本発明において、 「反応性ガス」 とは、 金属と反応して金属酸化物または金 属窒化物を形成するガスのことである。 本発明に係る成膜装置は、 成膜室に 配置された基板を加熱する第一および第二の加熱手段を備えており、 第一の 加熱手段により基板を原子層を堆積する成膜温度に維持するとともに第二の 加熱手段により急速加熱を行うことができるようになつている。 このため、 基板を取り出すことなく同一成膜室内で原子層堆積工程およびァニールの両 方を行うことができ、 かつ、 これらの工程を迅速に切り替え成膜を行うこと ができる。 具体的には、 原子層堆積法による層形成後、 ァニールを行い、 ふ たたび層形成を行うという工程を含む成膜プロセスを実現することができる c このように層形成工程を中断して途中でァニールを行うことにより、 層中 に混入した不純物や層の欠陥を充分に除去することができ、 また、 膜を緻密 化することができる。 また、 ァニール工程でアンモニア等のァニールガスを 導入し、 ァニールにより窒素等の導入された層を薄膜中に任意に形成するこ とができる。 従来の成膜装置では、 成膜後のァニールは、 基板を成膜装置か ら取り出して別の装置により行っていた。 これに対し本発明の装置では、 原 子層堆積とァニールを同一成膜装置内で行うことができるようになつており， 上記成膜プロセスを安定的に実現することができる。
本発明において、前記原料ガス、前記反応性ガスまたは前記パージガスは、 前記基板表面と水平な方向から導入されてもよい。 たとえばパージガスが基 板に水平な方向から導入されるよう構成すれば、 これらのガスが基板表面に 効率よく供給され、 良好な膜質の薄膜を安定的に得ることができる。
本発明において、 前記第一の加熱手段と前記第二の加熱手段とが前記基板 を介し対向して配置され、 前記第一の加熱手段は前記基板を裏面から加熱し、 前記第二の加熱手段は前記基板を表面から加熱するように構成してもよい。 こうすることにより、 各加熱手段による加熱を効率良く行うことができる。 なお、 本発明においては、 成膜される側の面を基板の表面とする。
本発明において、 前記成膜室にァニールガスを導入するためのァニ一ルガ ス導入部をさらに備えた構成とすることもできる。 こうすることにより、 前 述したように、 ァニールにより窒素等の導入された層を薄膜中の所望の位置 に形成するプロセスが可能となる。 また、 酸化剤ガスや還元剤ガスなどをァ ニールガスとして導入してァニールすることにより、 効率よく不純物を除去 することが可能となる。
本発明において、 前記第二の加熱手段は、 たとえば赤外ランプ、 レーザー ァニール装置またはフラッシング装置などの R T P ( R a p i d T h e r m a 1 P r o c e s s i n g ) 装置としてもよい。 こうすることにより、 基板の急速加熱を安定的に実施することができ、 原子層堆積およびァニール を順次繰り返すプロセスを安定的に実施することが可能となる。 前記第二の加熱手段は、 前記成膜室の外部に配置してもよい。 こうするこ とにより、 原料ガスや反応性ガス等による第二の加熱手段の汚染を効果的に 抑制することができる。
前記第一の加熱手段は、 たとえば基板保持手段の基板保持面に設けられた ヒーターとすることができる。 こうすることにより、 熱伝導または輻射によ り基板の裏面が加熱されるため、 基板を成膜温度に安定的に維持することが できる。
本発明においては、 従来の装置に比べて急速なパージを実現できる構成と することで、 基板温度を急速に冷却することが可能となり、 ァニール後、 基 板を速やかに冷却し、 次の原子層堆積工程へ迅速に切り替えることが可能と なる。 このため、 同じ成膜室内で成膜とァニールの両方を行うことができる。 よって、 不純物の混入や膜の欠陥を好適に抑制する成膜装置が実現される。 また、 ァニールにより窒素等の導入された層を薄膜中の所望の位置に形成す るプロセスが可能となるため、 薄膜中に異種成分を所望の分布で確実に導入 することが可能となる。 したがって、 所望の成分分布を有する良質な膜を安 定的に形成することができる。
本発明において、 前記基板保持手段は前記基板の位置を移動させる移動機 構を有することができ、 前記成膜室を開放することなく前記成膜室の外部か らの操作により前記基板と前記第二の加熱手段との間の距離を調節できるよ うに構成することもできる。 また、 大流量パージガス供給部とそれに対応す る排気部を兼備することにより、 基板の急速加熱および急速冷却をより円滑 に行うことができる。
本発明において、 前記成膜室にァニールガスを導入するためのァニールガ ス導入部をさらに備え、 移動機構により前記基板を前記第二の加熱手段に近 づけたとき、 基板または基板保持手段により、 成膜室が、 前記ァニールガス 導入部の設けられた第一の室と前記原料ガス供給部および前記反応性ガス供 給部の設けられた第二の室とに区画され、 基板の表面が第一の室に曝される 構成とすることができる。 このようにした場合、 成膜室内の空間の一部でァ ニールが行われることとなり、 急速昇温過程における温度制御性が一層良好 となる。 また、 ァニールガスを膜中に導入しょうとする場合、 導入量を高精 度に制御することが可能となる。 また、 ァニール時に、 基板を成膜室からァ ニール用の他の室に移動させる必要がなく、 成膜室内で成膜からァニールま での操作を連続して行うことができる。
上記構成において、 原料ガス供給部や反応性ガス供給部を小室の外部に配 置する構成とすれば、 成膜装置の耐久性を向上させることができる。 ァニ一 ルガスと原料ガスおよび反応性ガスとが混合すると腐食性のガスが発生する ことがあり、 これにより成膜室の内壁が腐食される場合がある。 上記構成を 採用した場合、 このような腐食性のガスの発生を抑制でき、 成膜装置の耐久 性を向上させることができる。
第一および第二の室が成膜室の内部に形成される態様としては、 様々な形 態が考えられる。
たとえば、 基板を第二の加熱手段に近づけたとき、 基板保持手段と成膜室 の内壁により密閉構造の第一の室が形成されるようにしてもよい。 このよう にすれば、 簡素な構成で成膜室内に小室が容易に形成され、 また、 第二の加 熱手段による加熱をより一層効率よく行うことができる。
また、 成膜室の内部に仕切部材を設け、 移動機構により基板:を第二の加熱 手段に近づけたとき、 基板または基板保持手段と仕切部材とが一体となって 成膜室内に隔壁を形成し、 これにより、 第一および第二の室が形成されるよ うにしてもよい。 こうすることにより、 第二の室へのァニールガスの流入が 抑制されるため、 成膜室の内壁の腐食が確実に抑制される。 また、 第一の室 への反応性ガスの流入も抑制されるため、 ァニール時に、 目的とする化学反 応以外の化学反応を抑制することができる。
本発明の成膜装置において、 前記第二の加熱手段および前記移動機構の動 作を制御する制御部を有し、 前記制御部は、 前記移動機構により前記基板を 前記第二の加熱手段に近づけた後、 前記第二の加熱手段により前記基板の加 熱を開始することように構成してもよい。 こうすることにより、 基板の加熱 をさらに効率よく行うことができる。
本発明の成膜装置において、 前記成膜室にァニールガスを導入するための ァニールガス導入部をさらに備え、 前記第二の加熱手段、 前記ァニールガス 導入部および前記移動機構の動作を制御する制御部を有し、 前記制御部は、 前記移動機構により前記基板を前記第二の加熱手段に近づけたとき、 前記第 二の加熱手段により前記基板の加熱を開始するとともに、 前記ァニールガス 導入部から前記成膜室にァニールガスを導入するように構成してもよい。 こ うすることにより、 良質の膜をより一層確実かつ迅速に形成することができ る。
本発明の成膜装置において、 前記排気手段も前記制御部により制御され、 前記移動機構により前記基板を前記第二の加熱手段から遠ざけたときに前記 成膜室全体を排気できるようにすることができる。. こうすることにより、 基 板を第二の加熱手段に近づけた際に小室となる部分も含めた成膜室全体を同 時に排気することができる。 このため、 成膜室内のガス置換と冷却をより一 層迅速かつ確実に行うことができる。
本発明の成膜装置は、 いわゆる h i g h— kとよばれる高誘電率材料から なる金属化合物層を形成するのに好適に用いられる。 このときの薄膜の誘電 率 kは、 たとえば 8以上とすることができる。 ここで、 金属化合物層は、 H f 、 Z r、 A l 、 L a、 Y、 S i、 B a、 S r、 T i、 P b、 B i 、 T a、 N bおよび M nの群から選択される一または二以上の元素を含むものとする ことができる。 このうち、 特に H f 、 Z r、 A l 、 L aおよび Yのいずれか を含むものとすることが好ましい。 こうすることにより、 高誘電率で、 安定 な膜を得ることができる。
具体的には、 下記一般式
MyN ,— χ〇χ (但し、 Xは 0以上 1以下の数であり、 yは、 0より大きく 1以下 の数である。）
で表される化合物からなる膜を好適に製造することができる。 但し、 Mは一 または二以上の金属元素を示す。 金属元素の具体例としては、 上述したもの が挙げられる。
上記一般式で表される化合物の具体例としては、 A l 2〇3、 Z r〇2、 H f O 2、 T a2〇5、 Nb205、 C e 02、 Y203、 I r 02、 S r T i 03、 P b T i 03、 S r Ru〇3、 C aRu〇3、 (B a, S r ) T i 03、 P b (Z r， T i ) 03、 (P b, L a) (Z r, T i ) 〇3、 (S r, C a) Ru〇3、 (B a, S r ) R u〇3等の金属酸化物；
上記金属酸化物に窒素が導入された金属酸窒化物；
A 1 N、 H f 3N4等の金属窒化物；
等が例示される。 特に比誘電率 1 0以上の高誘電率材料からなる高誘電率膜 とすることが好ましい。 こうした膜は、 M I S (Me t a 1 I n s u l a t o r S em i c o n d u c t o r) 型トランジスタのゲート絶縁膜ゃキ ャパシ夕の容量膜として好適に用いることができる。
本発明に係る成膜装置によれば、 原子層堆積後、 窒素化合物ガスを含む雰 囲気中で前記ァニール処理を行い、 つづいてさらに原子層を堆積するという 工程を、 成膜室から基板を取り出すことなく連続工程にて実現できる。 この ような工程をとることにより、 高誘電率材料からなる金属化合物層中の任意 の位置に金属窒化物層ないし金属酸窒化物層を導入することができる。 金属 酸化物からなる高誘電率膜は、 一般に、 絶縁性が高い反面、 結晶化しやすく 漏れ電流が流れやすいという性質がある。 これに対して窒素を導入すると、 結晶温度が高くなつて膜質が改善し、 漏れ電流が流れにくくなる。 本発明に よれば、 こうした膜を制御性良く安定的に形成することが可能となる。
以上説明したように本発明によれば、 ALD法において、 不純物の混入や 膜の欠陥を抑制し、 良好な膜質の高誘電率薄膜を安定的に得ることができる。 また、 高誘電率薄膜全体にわたって窒素等の異種元素を所望の分布で導入す ることができる。 図面の簡単な説明
上述した目的、 およびその他の目的、 特徴および利点は、 以下に述べる好 適な実施の形態、 およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかに なる。
図 1は、 A L D法による従来の代表的な高誘電率薄膜形成工程を説明する 図である。
図 2は、 図 1の工程にしたがって高誘電率薄膜を形成したときの層構造の 模式図である。
図 3は、 実施の形態に係る成膜装置の構成を示す図である。
図 4は、 実施の形態に係る成膜装置の構成を示す図である。
図 5は、 実施の形態に係る高誘電率薄膜の形成工程を説明する図である。 図 6は、 図 5の工程にしたがって高誘電率薄膜を形成したときの層構造の 模式図である。
図 7は、 ガス供給およびウェハの冷却のシーケンスを示す図である。
図 8は、 実施の形態に係る成膜装置の構成を示す図である。
図 9は、 実施の形態に係る成膜装置の構成を示す図である。
図 1 0は、 実施の形態に係る成膜装置の構成を示す図である。
図 1 1は、 実施の形態に係る成膜装置の構成を示す図である。
図 1 2は、 実施の形態に係る高誘電率薄膜形成方法におけるガス供給およ びウェハ温度制御のシーケンスを示す図である。
図 1 3は、 実施の形態に係る高誘電率薄膜形成方法におけるガス供給およ ぴゥェ八温度制御のシーケンスを示す図である。
図 1 4は、 従来の成膜装置の構成を示す図である。
図 1 5は、 実施の形態に係る成膜装置におけるプロセス管理の方法を説明 するための図である。
図 1 6は、 実施の形態に係る成膜装置におけるプロセス管理の方法を説明 するための図である。 発明を実施するための最良の形態 (第一の実施形態）
図 3は、 本実施形態に係る成膜装置の構成を示す図である。 図示した成膜 装置 200では、 S iウェハ 206がヒーター 208を備えた載置台 268 上に載置されている。 載置台 268は、 支持部 2 14によって支持されてい る。 装置内には反応性ガス （H20)、 金属化合物の原料となるガスおよびパー ジガスの導入口が設けられている。 装置の右側面には成膜室内のガスを排気 する排気口が設けられている。 また、 載置台 268や支持部 2 14へのガス 成分の付着を防ぐため、 石英力パー 258が設けられている。
成膜室 2 1 6の壁面に設けられた石英窓 2 04の上部に、 RTP装置 20 2が設置されている。 S iウェハ 206は、 ヒーター 208により成膜時の 所定の温度に維持されるとともに、 尺丁？装置202にょり、 急速に加熱さ れる。 すなわち、 ヒーター 208は S iウェハ 20 6への成膜時に、 所定の 成膜温度、 すなわち後述する図 7 (b) における成膜温度に維持するための 熱源であり、 尺丁？装置202は、 熱ァニール時にァニール温度に到達させ るための熱源である。 RTP装置 202としては、 たとえば赤外ランプ、 レ 一ザ一ァニール装置またはフラッシング等の急速昇降温加熱処理装置 （RT P (R a p i d Th e rma l P r o c e s s i n g) 装置）） を用いる ことができる。
この装置によれば、 パージガスの流量に対する成膜室 2 1 6の容積の比を 従来よりも顕著に小さくしているため、 成膜室 2 1 6内が大流量の冷却用パ ージガスにより短時間で置換される。 これにより、 成膜室 2 1 6内を急激に 温度低下させることが可能となる。 また、 RTP装置 202が成膜装置 20 0に取り付けられているため、 急速な温度上昇が可能となる。
図 4は、 成膜装置 20 0の構成をより詳細に示す図であり、 成膜室 2 1 6 へ接続された配管の構成が示されている。 金属化合物薄膜の原料となるガス を成膜室 2 1 6に供給するための原料ガス供給管 222にはバルブ 238、 バルブ 240が設けられており、 原料ガスを収納するタンクやボンべ等に接 続している。 原料ガス供給管 222に連通するパージガス供給管 224には パルプ 2 4 2が設けられている。 なお、 原料ガスは、 高誘電率膜の原料 （h i g h— k原料） としてもよい。 こうすれば、 S iウェハ 2 0 6表面に高誘 電率の金属化合物薄膜を好適に形成することができる。
また、 成膜室 2 1 6に反応性ガス （H20 ) を供給するための反応性ガス供 給管 2 2 6にはバルブ 2 4 4、 バルブ 2 4 6が設けられており、 反応性ガス を収納するタンクやボンべ等に接続している。 反応性ガス供給管 2 2 6に連 通するパージガス供給管 2 2 8にはバルブ 2 4 8が設けられている。 また、 成膜室 2 1 6に冷却用の大量のパージガスを導入するためのパージガス供給 管 2 3 0には、 バルブ 2 5 0が設けられている。
成膜装置 2 0 0において、 原料ガス供給管 2 2 2、 パージガス供給管 2 2 4、 反応性ガス供給管 2 2 6、 パージガス供給管 2 2 8、 パージガス供給管 2 3 0の材料は、 各管を導通するガス成分やその温度に対する耐性を有して いれば特に制限はないが、 たとえばステンレス製の配管とすることができる。 また、 バルブ 2 3 8〜バルブ 2 5 0の各バルブは、 たとえば不図示のコンビ ユー夕によって制御され、 開閉が行われる構成とすることができる。
また、 成膜室 2 1 6の壁面の材料は熱、 酸化剤、 および還元剤に対する耐 性を有するものであれば特に制限はないが、 たとえばステンレス等の金属と することができる。 また、 成膜室 2 1 6の外壁には、 保温力パー 2 1 0を備 えていてもよい。 保温力パー 2 1 0の材料としては、 たとえばガラスウール を用いることができる。
次に、 成膜装置 2 0 0を用いた薄膜の製造方法について、 図 5を参照して 説明する。 まず成膜室 2 1 6に S iウェハ 2 0 6を設置した後、 膜の原料 A を原料ガス供給管 2 2 2から成膜室 2 1 6へと導入し、 S iウェハ 2 0 6表 面へ供給する （S 1 0 1 )。 このとき、 バルブ 2 3 8およびバルブ 2 4 0を開 き、 バルブ 2 4 2は閉じておく。 原料 Aは、 金属化合物である。 たとえば、 酸化アルミニウム層を形成する場合はトリメチルアルミニウム （T M A) で ある。 Z r 02を成膜する場合、 塩化ジルコニウム （Z r C 1 4) 等の原料ガス を適宜選択して用いる。 また H f 02を成膜する場合、 塩化ハフニウム （H f C 14)、 ハフニウムプロボキシド （H f ( i OP r ) 4) 等の原料ガスを用い ることができる。 なお、 成膜時の S iウェハ 206の温度は、 ヒータ一 20 8によって調節され、 ヒータ一 208の温度は温度測定手段 2 56により測 定される。
つづいて不活性ガスを用いたパージを行い、原料 Aを排気する（S 102)。 このとき、 バルブ 2 38を閉じ、 バルブ 242を開いてパージガス供給管 2 24からパージガスを供給する。 こうすることにより、 原料ガス供給管 22 2中に残存する原料ガスを除去することができる。
次に、 成膜室 2 1 6に反応性ガス供給管 226から反応性ガスを供給する (S 1 0 3)o このとき、 バルブ 244およびバルブ 246を開き、 バルブ 2 48を閉じておく。 反応性ガスとしては、 たとえば H20、 〇3、 02、 N20、 NH3、 NO等を用いることができる。 これにより、 原料 Aからなる原子層の 上に酸素の原子層が形成される。 このとき気相中の反応性ガスや生成した副 生成物を除去するため、 不活性ガスのパージにより排気する （S 104)。 こ のとき、 バルブ 244を閉じ、 バルブ 248を開いてパージガス供給管 2 2 8からパージガスを導入する。 こうすれば、 反応性ガス供給管 2 26中の反 応性ガスを好適に除去することができる。
つづいて熱ァニールにより不純物除去処理および膜質改善処理を行う （S 1 0 5、 S 1 06)。 このァニールは上記 S 1 0 1〜S 105を実施する成膜 室 2 1 6の内部で行う。 すなわち、 成膜室 2 1 6から S iウェハ 206を取 り出すことなく、 そのまま熱ァニールする。 ァニール温度は、 膜材料等に応 じて適宜設定されるが、 通常、 400で〜 1 000°Cの範囲から好適な温度 を選択する。 なお、 RTP装置 202による加熱温度は、 放射温度計 254 で測定される温度に基づいて調節される。
以上の S 1 0 1〜S 1 06からなるサイクルを繰り返し行い、 原子層を積 層していく。 その後、 成膜装置 200に備え付けられた膜厚測定装置 （不図 示） により、 所定の膜厚に到達したかどうかを確認する （S 107)。 所定の 膜厚に達していなければ （S 1 07のいいえ）、 ァニール処理の後、 S iゥェ ハ 206を急速冷却し、 S 1 0 1からのステップを繰り返す。
成膜室 2 1 6の急速冷却は、 パージガス供給管 230からパージガスを供 給するとともに排気口から排気することにより行う。 こうすれば、 効率よく
5 iウェハ 206が冷却され、 S 1 0 6の後、 迅速に S 1 0 1の工程に移る ことができる。 S 1 07において、 所定の膜厚に到達したことが確認された 場合 （S 1 07のはい）、 原子層の形成工程を終了し、 膜質改善処理のための ァニール処理を行う （S 1 08)。
図 6は、 図 5の工程にしたがって原子層を積層していく過程の様子を模式 的に示した図である。 図 6 (a) は、 図 5の S 1 0 1〜S 1 04までを実行 した状態を示す。基板上に金属原子、酸素原子おょぴ不純物が堆積している。 図 6 (b) は、 図 5の S 1 0 5〜S 1 06を実行した状態を示す。 熱ァ二一 ルにより、 膜中から不純物が除去される。 図 6 (c) および図 6 (d) は、 上記した手順を繰り返し行った段階の層構造を示す。 熱ァニールにより、 図
6 (d) に示すような、 不純物が少なく、 かつ、 緻密化された層構造が得ら れる。
以上述べたプロセスについて、 ガスの供給や温度プロファィルの観点から さらに説明する。 図 7 (a) は、 ガスの供給やウェハの冷却のシーケンスを 示す図である。 はじめに金属原料ガスを供給する （シークェンス 1)。 次いで 反応性ガスを供給する （シークェンス 2)。 つづいて不純物除去、 膜の緻密化 のためのァニ一ルを行う （シークェンス 3)。 その後、 S iウェハ 206を冷 却し （シークェンス 4)、 1サイクルの成膜工程を終了する。 このサイクルを 複数回行うことにより高誘電率薄膜が形成される。
図 7 (b) は、 このサイクルと、 S iウェハ 206温度やガス流量との関 係を示す図である。 図 7 (b) の成膜シーケンスの数字は図 7 (a) の数字 と一致する。 成膜シーケンス 1、 2を実行している間は、 ウェハ温度は比較 的低温に維持される。 成膜シーケンス 2を終了した状態から RTP装置 20 2によって急激に温度を上昇させ、 成膜シーケンス 3 (不純物除去、 緻密化） のァニール処理を行う。 この間、 ウェハ温度は高温に維持される。 ァニール 処理は赤外ランプまたはレーザーァニールにより行い、 短時間で完了させる。 その後、 S iウェハ 2 0 6冷却のシーケンス 4を実行する。
こうしたプロセスを実現するには、 成膜室 2 1 6から S iウェハ 2 0 6を 取り出すことなく迅速に S iウェハ 2 0 6の温度を上昇させ、 ァニールを行 うとともに、 次の成膜ステップに支障のないように S iウェハ 2 0 6の温度 を急激に低下させることが重要となる。 こうしたことは、 従来の成膜装置で は実現することが困難であつたが、 成膜装置 2 0 0はヒーター 2 0 8と R T P装置 2 0 2を備えているため、 ァニール時に R T P装置 2 0 2による高速 加熱が可能である。 また、 パージガス供給管 2 3 0からのパージガスの導入 速度および、 排気口からのパージガスの排気速度が従来の装置に比べて顕著 に大きいため、 急速冷却も可能である。 このため、 従来の装置のように、 成 膜用のチャンバから熱ァニール用のチャンバへと S iウェハ 2 0 6を移動さ せる必要がない。 このように、 成膜装置 2 0 0によれば、 S iウェハ 2 0 6 の迅速な温度上昇および冷却が可能であり、 成膜とァニールの両方を成膜室 2 1 6内で実現することができる。 この結果、 成膜後、 ァニールを行い、 再 び成膜を行うプロセスが可能となるため、 不純物の混入や膜の欠陥を好適に 抑制し、 良好な膜質の薄膜を安定的に得ることができる。 また、 成膜とァニ 一ルとを所望のタイミングで行うことが可能となり、 薄膜中に異種成分を所 望の分布で導入することができる。
(第二の実施形態）
図 8および図 9は、 本実施形態に係る成膜装置の構成を示す図である。 図 8は、 成膜装置 2 6 0の支持部 2 1 4が上昇した状態を示し、 図 9は、 支持 部 2 1 4が下降した状態を示す。 成膜装置 2 6 0では、 S iウェハ 2 0 6が 移動機構 2 1 2を備える支持部 2 1 4上に載置され、 その位置を高さ方向に 動かすことができるようになつている。 移動機構 2 1 2は、 たとえば支持部 2 1 4を電動式に伸縮する構成とし、 成膜室 2 1 6外部に設けられたスイツ チにより支持部 2 1 4の高さが変化する移動機構 2 1 2を支持部 2 1 4内部 に備える構成とすることができる。
成膜装置 2 6 0において、 急速加熱をする場合は、 図 8に示したように S iウェハ 2 0 6を上部に移動させ、 R T P装置 2 0 2に近づける。 一方、 急 速冷却を行う場合は、 逆に図 9に示したように S iウェハ 2 0 6を下部に移 動させ、 R T P装置 2 0 2から遠ざけるとともに、 パージガス供給管 2 3 0 から導入される大量のパージガスにより室内を冷却する。 また、 成膜装置 2 6 0では、 排気口が成膜室 2 1 6の上部に設けられている。 載置台 2 6 8お よび各ガスの供給路の構造は、 図 6に示したものと同様である。
成膜装置 2 6 0は、 R T P装置 2 0 2と S iウェハ 2 0 6との距離を調整 可能に構成されており、 また排気口が成膜室 2 1 6の上部に位置しているの で、 ガス交換や温度調節を迅速に行うことが可能であり、 より一層、 急速加 熱、 急速冷却に適した構造となっている。 加熱時の R T P装置 2 0 2と S i ウェハ 2 0 6との距離は、 R T P装置 2 0 2の出力等に応じて適宜選択され る。
(第三の実施の形態）
図 1 0および図 1 1は、 本実施形態に係る成膜装置の構成を示す図である。 図 1 0は、成膜装置 2 6 2の支持部 2 1 4が上昇した状態を示し、図 1 1は、 支持部 2 1 4が下降した状態を示す。 この成膜装置 2 6 2では、 第二の実施 形態に記載の成膜装置 2 6 0と同様、 S iウェハ 2 0 6が移動機構 2 1 2を 備える支持部 2 1 4上に載置され、 その位置を高さ方向に動かすことができ るようになっている。 さらに、 本実施の形態における成膜装置 2 6 2では、 ァニールガスの導入口よりも低く、 他のガスの導入口よりも高い位置に、 仕 切板 2 6 4が設けられている。 また、 成膜室 2 1 6の下部に設けられた原料 ガスまたは反応性ガスを排気するための排気口に加え、 成膜室 2 1 6の上部 に、 パージガスまたはァニールガスを排気するためのァニールガス排気口 2 6 6を設けている。 ここで、 ァニールガス排気口は、 仕切板 2 6 4よりも上 部に設けている。 載置台 2 6 8および各ガスの供給路の構造は、 図 4に示し たものと同様である。
移動機構 2 1 2によって S iウェハ 2 0 6を移動させ、 石英カバ一 2 5 8、 支持部 2 1 4および支持部 2 1 4上の S iウェハ 2 0 6と仕切板 2 6 4とが 一体となって成膜室 2 1 6に隔壁を形成し、 これにより、 成膜室 2 1 6内に 二つの小室が形成される。 従来の成膜装置では、 成膜室内では成膜のみを行 い、 ァニールの際には S iウェハ 2 0 6を装置から取り出し、 別のァニール 用の装置に移動したり、 成膜装置 2 6 0から取り出さない場合にも、 成膜用 のチヤンパから隔絶された他のァニール用のチャンパに移動させたりしてい た。 一方、 成膜装置 2 6 2においては、 仕切板 2 6 4によって成膜室 2 1 6 内にァニール用の小室が好適に形成されるようになっている。 このような構 成とすることにより、 S iウェハ 2 0 6の加熱および冷却をさらに効率よく 行うことができる。
S iウェハ 2 0 6の熱ァニールを行う際には図 1 0に示したように、 仕切 板 2 6 4の側面が S iウェハ 2 0 6の側面または載置台 2 6 8の側面と接す るように移動機構 2 1 2を調節する。 こうすれば、 ァニールガスの供給、 排 出は仕切板 2 6 4の上部の小室に対してのみ行われ、 仕切板 2 6 4の下部の 室へのァニールガスの流入が遮断される。 こうすることにより、 ァニールガ スと反応性ガスとが成膜室 2 1 6内で接触することによる成膜室 2 1 6の内 壁の腐食を好適に抑制することができる。 たとえば、 ァニールガスとして還 元剤ガスである N H3、 反応性ガスとして酸化剤ガスである H20を選択した場 合、 これらが成膜室 2 1 6内で接触すると、 成膜室 2 1 6の内壁の腐食が進 行することがあるが、 仕切板 2 6 4を設けることにより、 これを抑制するこ とができる。 ァニールガスとして酸化剤ガスを選択し、 反応性ガスとして還 元剤ガスを選択した場合も同様である。 また、 ァニールガスの導入時に、 仕 切板 2 6 4上部に反応性ガス （たとえば H20 ) が存在することによる真空度 の低下を抑制することができる。 さらに、 ァニールガスの流量に対する成膜 室 2 1 6の仕切板 2 6 4の上部の小室の容積の比をさらに小さくすることが できるため、 さらに効率よくァニールガスを供給することが可能となる。 ま た、 この状態で熱ァニールを行えば、 S iウェハ 2 0 6は R T P装置 2 0 2 に近接しておりさらに急速に加熱を行うことができる。
一方、 ァニール後、 S iウェハ 2 0 6を冷却する際には、 図 1 1に示した ように、 S iウェハ 2 0 6がパージガスの導入口よりも低い位置になるよう に移動機構 2 1 2を調節する。 このとき、 成膜室 2 1 6の上部に設けられた ァニールガス排気口 2 6 6と、 成膜室 2 1 6下部の排気口との 2箇所から排 気が行われるため、 より効率よく冷却を行うことができる。 これにより、 さ らに急速な温度低下が可能となる。
なお、 成膜装置 2 6 2においては、 仕切板 2 6 4の側面が S iウェハ 2 0 6の側面または載置台 2 6 8の側面と接した構成としたが、 所定の隙間を有 していてもよい。
(第四の実施形態）
以上述べた実施形態におけるプロセス管理は、 たとえば以下のようにする ことができる。 図 1 5は、 上述の成膜装置におけるプロセス管理の方法を説 明するための図である。
図 1 5において、 プロセス管理部 2 7 0は、 計時部 2 7 2から入力される 時間情報に基づいて、 各プロセスのスケジュール管理を行う。 このスケジュ ール管理について、 第二の実施形態に記載の成膜装置 2 6 0を例に、 図 5の フローチャートに沿って説明する。 原料ガス制御部 2 7 6は、 原料ガス供給 管 2 2 2からの原料ガスの供給量を制御する （S 1 0 1 )。 なお、 成膜過程に おけるヒーター 2 0 8の温度は、 ヒーター制御部 2 8 6によって制御される。 原料ガス供給管 2 2 2からの原料ガス供給が一定時間行われた段階で、 原料 ガス制御部 2 7 6は原料ガスの供給を停止し、 排気制御部 2 8 8は、 排気口 から成膜室 2 1 6内を排気させる （S 1 0 2 )。 そして、 所定の時間経過後、 排気を停止する。
次いで、 反応性ガス供給管 2 2 6から反応性ガスが所定の時間供給される ( S 1 0 3 )。 反応性ガスの供給は、 反応性ガス制御部 2 7 8によって制御さ れる。 反応性ガスの供給が一定時間行われたら、 反応性ガス制御部 2 7 8は 反応性ガスの供給を停止させ、 排気制御部 2 8 8は、 成膜室 2 1 6内を排気 させる （S 1 0 4 )。 そして、 所定の時間経過後、 排気を停止させる。
そして、 移動機構制御部 2 7 4は移動機構 2 1 2を所定の時間動作させ、 S iウェハ 2 0 6を R T P装置 2 0 2に近づける。 また、 R T P制御部 2 8 4は R T P装置 2 0 2による加熱を開始させ、 ァニールガス制御部 2 8 0は ァニールガス供給管 2 1 8から一定時間成膜室 2 1 6ヘアニールガスを供給 させる （S 1 0 5 )。 そして、 所定の時間が経過したら、 尺丁？装置2 0 2の 加熱とァニールガスの供給を停止させ、 パージガス制御部 2 8 2はパ一ジガ ス供給管 2 3 0からパージガスの供給を開始し、 排気制御部 2 8 8は排気口 からの排気を開始させる。 以上の操作を所定の時間まで繰り返す。 そして、 所定の時間が経過したら （S 1 0 7のはい）、 S 1 0 5と同様に膜質改善処理 が行われ、 成膜が終了する。
以上の各シーケンスが、 プロセス管理部によって管理される。 また、 図 7 に示したシーケンスも、 本実施形態の方法に基づいて行うことができる。
なお、 図 1 5に示したプロセス管理において、 R T P装置 2 0 2の加熱開. 始後、 所定のタイミングでァニールガスが供給されるようなスケジュールと してもよい。 (第五の実施形態）
第四の実施形態で説明したプロセス管理は、 たとえば以下のようにするこ ともできる。 図 1 6は、 上述の成膜装置におけるプロセス管理の別の方法を 説明するための図である。
図 1 6においては、 移動機構制御部 2 7 4は移動機構 2 1 2の動作を制御 する一方、 基板位置把握部 2 9 0によって把握される S iゥヱハ 2 0 6の位 置に基づきァニールガス制御部 2 8 0および R T P制御部 2 8 4の動作を制 御する。 このため、 S iウェハ 2 0 6が所定の位置まで移動したら、 R T P 制御部 2 8 4が R T P装置 2 0 2による加熱を開始させ、 ァニールガス制御 部 2 8 0がァニールガス供給管 2 1 8の供給を開始させる。 このとき、 R T P装置 2 0 2による加熱を所定の時間行った後にァニールガスの供給が開始 されるようなスケジュールとしてもよい。
このようにすれば、 より一層確実に成膜およぴ熱ァニールを行い、 良質の 膜を安定的に得ることができる。 図 7に示したシーケンスを、 本実施形態の 方法に基づいて行ってもよい。
(第六の実施形態）
本実施形態では、 第二の実施形態に記載の成膜装置 2 6 0 (図 8、 図 9 ) を用いた成膜方法の別の一例に関する。 本実施形態では、 窒素化合物ガスを 含む雰囲気中でァニール処理を行い、 金属化合物層中に窒素を拡散させる例 を示す。 R T P装置 2 0 2は赤外ランプとする。
以下、 A L D法を用いてシリコン基板上に A 1〇および A 1 O Nをこの順 で積層する例について説明する。
成膜プロセスにおけるガスの供給および温度プロファイルは、 図 1 2のよ うにする。 このプロファイルは、 たとえば第四の実施形態または第五の実施 形態に記載の方法により実行することができる。 はじめに原料ガスであるト リメチルアルミニウム （T M A) を導入し、 アルミニウム原子層を形成する。 つづいてパージガスを用いて成膜室 2 1 6内をパージした後、 反応性ガスと して H20ガスを導入し、 酸素原子層を形成する。 アルミニウム原子層および 酸素原子層の形成時の温度は、 いずれも 2 0 0 °C〜4 5 0 程度とする。 次に不純物除去および膜の緻密化のための熱ァニール処理を行う。 ァニー ル時の温度及び時間は、 たとえば、 6 0 0 °C〜 1 0 5 0 °C、 1秒〜 6 0 0秒 とする。 なお、 ァニール時の昇温レートは 1 0 O ^Z s e c以上とする。 以上述べた一連の工程を所定回数繰り返し、 金属酸化物の層を積層してい その後、 所定の膜厚に至った段階で、 窒素導入処理を行う。 すなわち、 図 1 2に示すように、 ァニール処理時に N H3を供給する。 これにより、 窒素が 層中に導入、 拡散される。 このときのァニール条件は、 上記したものと同様 である。
以上のようにして、 A 1〇および A 1 O Nがこの順で積層した高誘電率薄 膜を形成することができる。
本実施形態の方法によれば、 ァニール条件の調整等により窒素の導入量を 高度に制御することができる。 また、 高誘電率薄膜中に所望の窒素濃度分布 を安定的に形成することができる。.
金属酸化膜に窒素を導入した場合、 結晶温度が高くなつて膜質が改善し、 また、 化学的安定性が向上する。 その一方、 電子に対するバリア障壁が低い、 電子をトラップしゃすい等の性質を有する。 したがって、 金属酸化膜中に窒 素を導入する場合、 窒素濃度に分布をもたせ、 窒素高濃度領域と窒素低濃度 領域を設けることができれば、 従来にない優れたデバイス性能を実現できる 可能性がある。 本実施形態の方法は、 こうした窒素濃度分布を精密に制御す ることができるので、 デバイス製造工程に好適に用いることができる。
なお、 本実施形態においては成膜装置 2 6 0を用いたが、 成膜装置 2 0 0 や成膜装置 2 6 2を用いてもよい。
(第七の実施の形態）
第六の実施の形態では、 原子層を形成するごとにァニール処理を行う例を 示したが、 本実施形態では、 複数の原子層を積層した後、 ァニール処理を行 う方法を採用する。
本実施形態では、 A L D法を用いてシリコン基板上に A 1〇および A 1 O Nをこの順で積層する例について説明する。 成膜装置は、 たとえば第二の実 施形態に記載の成膜装置 2 6 0 (図 8、 図 9 ) を用いる。
成膜プロセスにおけるガスの供給および温度プロファイルは、 図 1 3のよ うにする。 このプロファイルは、 たとえば第四の実施形態または第五の実施 形態に記載の方法により実行することができる。 はじめに原料ガスであるト リメチルアルミニウム （T M A) を導入し、 アルミニウム原子層を形成する (ステップ A)。 パージガスを用いて成膜室 2 1 6内をパージした後、 反応性 ガスとして H20ガスを導入し、 酸素原子層を形成する （ステップ B )。 アルミ ニゥムおよび酸素の成膜時の温度は、 いずれも 1 5 0 〜 4 5 0 °C程度とす る。
上記ステップ Aおよびステップ Bを 2〜 5サイクル実施し、 A 1 O層を形 成する。
次に不純物除去および膜の緻密化のための熱ァニール処理を行う。 ァニー ル時の温度及び時間は、 たとえば、 6 0 0 °C〜 1 0 5 0 、 1秒〜 6 0 0秒 とする。 なお、 ァニール時の昇温レートは 1 0 0 °CZ s e c以上とする （ス テツプ C )。
つづいて上記ステップ Aおよびステップ Bを 2〜 5サイクル実施し、 A 1 O層を形成した後、 ステップ Cの熱ァニール処理を行う。 このァニールの途 中で、 成膜室内に窒素化合物ガスを導入する （ステップ D )。 ここでは、 アン モニァを導入する。 これにより、 酸化アルミニウム層中に窒素が導入され、 A 1 O N層が形成される。
以上のプロセスを利用して、 A 1 Oおよび A 1 O Nがこの順で積層した高 誘電率薄膜を形成することができる。
なお、 本実施形態においては成膜装置 2 6 0を用いたが、 成膜装置 2 0 0 や成膜装置 2 6 2を用いてもよい。
本実施形態では、 数原子層形成後にァニール処理を行うこととしているの で、 簡便なプロセスで良好な膜質の高誘電率材料膜を得ることができる。 以上本発明の実施の形態について説明した。 これらは例示であり様々な変 形例が可能であること、 またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当 業者には理解されるところである。

Claims

請 求 の 範 囲 1. 原料ガスとパージガスを交互に供給し成膜を行うようにした成膜装置 であって、
成膜室と、
前記成膜室で基板を保持する基板保持手段と、
前記成膜室に前記原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記成膜室に反応性ガスを供給する反応性ガス供給部と、
前記成膜室に前記パ一ジガスを供給するパージガス供給部と、
前記成膜室から、 前記原料ガス、 前記反応性ガスおよび前記パージガスを 排気する排気手段と、
前記成膜室に配置された前記基板を加熱して所定の温度に維持する第一の 加熱手段と、
前記成膜室に配置された前記基板を急速加熱する第二の加熱手段と、 を備えることを特徴とする成膜装置。
2. 請求の範囲第 1項に記載の成膜装置において、 前記第一の加熱手段と 前記第二の加熱手段とが前記基板を介し対向して配置され、 前記第一の加熱 手段は前記基板を裏面から加熱し、 前記第二の加熱手段は前記基板を表面か ら加熱することを特徴とする成膜装置。
3. 請求の範囲第 1項または第 2項に記載の成膜装置において、 前記第二 の加熱手段は、 RTP (R a p i d Th e rma l P r o c e s s i n g) 装置であることを特徴とする成膜装置。
4. 請求の範囲第 1項乃至第 3項いずれかに記載の成膜装置において、 前 記第二の加熱手段は、 前記成膜室の外部に配置されていることを特徴とする 成膜装置。
5. 請求の範囲第 1項乃至 4項いずれかに記載の成膜装置において、 前記 第一の加熱手段は、 前記基板保持手段の基板保持面に設けられたヒーターで あることを特徴とする成膜装置。
6 . 請求の範囲第 1項乃至第 5項いずれかに記載の成膜装置において、 前 記基板保持手段は前記基板の位置を移動させる移動機構を有しており、 前記 成膜室を開放することなく前記成膜室の外部からの操作により前記基板と前 記第二の加熱手段との間の距離を調節できるように構成されたことを特徴と する成膜装置。
7 . 請求の範囲第 1項乃至第 6項いずれかに記載の成膜装置において、 前 記成膜室にァニールガスを導入するためのァニールガス導入部をさらに備え ることを特徴とする成膜装置。
8 . 請求の範囲第 6項に記載の成膜装置において、 前記成膜室にァニール ガスを導入するためのァニールガス導入部をさらに備え、 前記移動機構によ り前記基板を前記第二の加熱手段に近づけたとき、 前記基板または前記基板 保持手段により、 前記成膜室が、 前記ァニールガス導入部の設けられた第一 の室と前記原料ガス供給部および前記反応性ガス供給部の設けられた第二の 室とに区画され、 前記基板の表面が前記第一の室に曝されるようにしたこと を特徴とする成膜装置。
9 . 請求の範囲第 6項に記載の成膜装置において、 前記第二の加熱手段お よび前記移動機構の動作を制御する制御部を有し、 前記制御部は、 前記移動 機構により前記基板を前記第二の加熱手段に近づけた後、 前記第二の加熱手 段により前記基板の加熱を開始することを特徴とする成膜装置。
1 0 . 請求の範囲第 6項に記載の成膜装置において、
前記成膜室にァニールガスを導入するためのァニールガス導入部をさらに 備え、
前記第二の加熱手段、 前記ァニールガス導入部および前記移動機構の動作 を制御する制御部を有し、
前記制御部は、 前記移動機構により前記基板を前記第二の加熱手段に近づ けたとき、 前記第二の加熱手段により前記基板の加熱を開始するとともに、 前記ァニールガス導入部から前記成膜室にァニールガスを導入することを特 徵とする成膜装置。
1 1 . 請求の範囲第 9項または第 1 0項に記載の成膜装置において、 前記 排気手段も前記制御部により制御され、 前記移動機構により前記基板を前記 第二の加熱手段から遠ざけたときに前記成膜室全体を排気できるようにした ことを特徴とする成膜装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1728894A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-06 Interuniversitair Microelektronica Centrum ( Imec) Atomic layer deposition (ald) method for producing a high quality layer
WO2007042797A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-19 Aviza Technology Limited Positive displacement pumping chamber
EP1790758A1 (en) * 2005-11-25 2007-05-30 Interuniversitair Microelektronica Centrum ( Imec) Atomic layer deposition (ald) method for producing a high quality layer
EP1674592A3 (en) * 2004-12-22 2009-04-22 Canon Anelva Corporation Thin film processing system with different processing chambers

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005106936A1 (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Ebara Corporation 基板の処理装置
US7648578B1 (en) * 2004-06-15 2010-01-19 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
KR101332739B1 (ko) * 2005-01-18 2013-11-25 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드 박막 성장용 반응 시스템
US7402778B2 (en) * 2005-04-29 2008-07-22 Asm Assembly Automation Ltd. Oven for controlled heating of compounds at varying temperatures
JPWO2007040057A1 (ja) * 2005-10-04 2009-04-16 日本電気株式会社 半導体装置
JP4946145B2 (ja) * 2006-04-13 2012-06-06 富士通セミコンダクター株式会社 強誘電体メモリの製造方法
KR100872799B1 (ko) * 2007-09-11 2008-12-09 포항공과대학교 산학협력단 플라스마 원자층 증착법을 이용한 반도체 콘택트용 금속실리사이드 제조방법
JP4905315B2 (ja) * 2007-10-19 2012-03-28 東京エレクトロン株式会社 半導体製造装置、半導体製造方法及び記憶媒体
TW200946714A (en) * 2008-02-18 2009-11-16 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co Ltd Atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method
JP2009209435A (ja) * 2008-03-06 2009-09-17 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 原子層成膜装置
JP5292032B2 (ja) * 2008-09-16 2013-09-18 東京エレクトロン株式会社 重合膜の成膜方法および成膜装置
US9328417B2 (en) * 2008-11-01 2016-05-03 Ultratech, Inc. System and method for thin film deposition
US9175388B2 (en) * 2008-11-01 2015-11-03 Ultratech, Inc. Reaction chamber with removable liner
JP4523661B1 (ja) * 2009-03-10 2010-08-11 三井造船株式会社 原子層堆積装置及び薄膜形成方法
JP2010278319A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
US9127360B2 (en) * 2009-10-05 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Epitaxial chamber with cross flow
US20110256682A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Multiple Deposition, Multiple Treatment Dielectric Layer For A Semiconductor Device
KR101147727B1 (ko) * 2010-08-02 2012-05-25 주식회사 유진테크 사이클릭 박막 증착 방법
US9512520B2 (en) * 2011-04-25 2016-12-06 Applied Materials, Inc. Semiconductor substrate processing system
WO2013061313A1 (en) 2011-10-28 2013-05-02 Stmicroelectronics S.R.L. Method for manufacturing a protective layer against hf etching, semiconductor device provided with the protective layer and method for manufacturing the semiconductor device
GB201206096D0 (en) * 2012-04-05 2012-05-16 Dyson Technology Ltd Atomic layer deposition
US9870919B2 (en) * 2012-04-25 2018-01-16 Applied Materials, Inc. Process chamber having separate process gas and purge gas regions
JP2014055342A (ja) * 2012-09-14 2014-03-27 Hitachi High-Technologies Corp 成膜装置
CN105143503A (zh) * 2012-12-21 2015-12-09 普拉萨德·纳哈·加吉尔 陶瓷薄膜低温沉积方法
JP6101083B2 (ja) * 2013-01-16 2017-03-22 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
KR102337670B1 (ko) * 2015-03-30 2021-12-09 삼성디스플레이 주식회사 박막 증착 장치 및 이를 이용한 박막 증착 방법
US10797238B2 (en) 2016-01-26 2020-10-06 Arm Ltd. Fabricating correlated electron material (CEM) devices
JP2017152574A (ja) * 2016-02-25 2017-08-31 京セラ株式会社 光電変換膜および光電変換装置
KR101816861B1 (ko) * 2016-10-21 2018-01-10 (주)제이하라 플라즈마 표면 처리장치
US11447861B2 (en) * 2016-12-15 2022-09-20 Asm Ip Holding B.V. Sequential infiltration synthesis apparatus and a method of forming a patterned structure
US10872804B2 (en) 2017-11-03 2020-12-22 Asm Ip Holding B.V. Apparatus and methods for isolating a reaction chamber from a loading chamber resulting in reduced contamination
US10872803B2 (en) 2017-11-03 2020-12-22 Asm Ip Holding B.V. Apparatus and methods for isolating a reaction chamber from a loading chamber resulting in reduced contamination
JP6637095B2 (ja) * 2018-03-22 2020-01-29 プラサド ナーハー ガジル セラミック薄膜の低温堆積方法
US10573532B2 (en) 2018-06-15 2020-02-25 Mattson Technology, Inc. Method for processing a workpiece using a multi-cycle thermal treatment process
CA3043564A1 (fr) * 2019-05-15 2020-11-15 Safran Procede de formation d'une couche d'alumine a la surface d'un substrat metallique
CN114107947A (zh) * 2020-08-28 2022-03-01 昆山微电子技术研究院 原子层沉积设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08288283A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Ricoh Co Ltd シリコン酸化膜形成方法およびシリコン酸化膜形成装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8602356A (nl) 1985-10-07 1987-05-04 Epsilon Ltd Partnership Inrichting en werkwijze voor een axiaal symmetrische reactor voor het chemische uit damp neerslaan.
US5245171A (en) * 1990-07-27 1993-09-14 Harvey Fox Mailing article with audible message generator
EP0493089B1 (en) * 1990-12-25 1998-09-16 Ngk Insulators, Ltd. Wafer heating apparatus and method for producing the same
US5387557A (en) * 1991-10-23 1995-02-07 F. T. L. Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor devices using heat-treatment vertical reactor with temperature zones
US5444217A (en) * 1993-01-21 1995-08-22 Moore Epitaxial Inc. Rapid thermal processing apparatus for processing semiconductor wafers
JP2642858B2 (ja) * 1993-12-20 1997-08-20 日本碍子株式会社 セラミックスヒーター及び加熱装置
US5730801A (en) * 1994-08-23 1998-03-24 Applied Materials, Inc. Compartnetalized substrate processing chamber
US6251758B1 (en) * 1994-11-14 2001-06-26 Applied Materials, Inc. Construction of a film on a semiconductor wafer
US6156149A (en) * 1997-05-07 2000-12-05 Applied Materials, Inc. In situ deposition of a dielectric oxide layer and anti-reflective coating
US6077764A (en) * 1997-04-21 2000-06-20 Applied Materials, Inc. Process for depositing high deposition rate halogen-doped silicon oxide layer
KR100319494B1 (ko) * 1999-07-15 2002-01-09 김용일 원자층 에피택시 공정을 위한 반도체 박막 증착장치
TW515032B (en) 1999-10-06 2002-12-21 Samsung Electronics Co Ltd Method of forming thin film using atomic layer deposition method
JP4817210B2 (ja) 2000-01-06 2011-11-16 東京エレクトロン株式会社 成膜装置および成膜方法
US6884719B2 (en) 2001-03-20 2005-04-26 Mattson Technology, Inc. Method for depositing a coating having a relatively high dielectric constant onto a substrate
JP2002314072A (ja) 2001-04-19 2002-10-25 Nec Corp 高誘電体薄膜を備えた半導体装置及びその製造方法並びに誘電体膜の成膜装置
JP3896395B2 (ja) * 2001-06-20 2007-03-22 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
US6753506B2 (en) * 2001-08-23 2004-06-22 Axcelis Technologies System and method of fast ambient switching for rapid thermal processing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08288283A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Ricoh Co Ltd シリコン酸化膜形成方法およびシリコン酸化膜形成装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1674592A3 (en) * 2004-12-22 2009-04-22 Canon Anelva Corporation Thin film processing system with different processing chambers
EP1728894A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-06 Interuniversitair Microelektronica Centrum ( Imec) Atomic layer deposition (ald) method for producing a high quality layer
WO2007042797A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-19 Aviza Technology Limited Positive displacement pumping chamber
EP1790758A1 (en) * 2005-11-25 2007-05-30 Interuniversitair Microelektronica Centrum ( Imec) Atomic layer deposition (ald) method for producing a high quality layer

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