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    • 专利摘要:
    本發明揭露一種氮化膜的製造裝置(100)，其係在反應室(30)內所配置的基板(20)上使用電漿CVD法形成氮化膜(70(70a))之氮化膜的製造裝置(100)。具體而言，此氮化膜的製造裝置(100)係具備控制部(39)，此控制部(39)係基於用以形成氮化膜(70(70a))而使用獨立地施加相對較高頻率的第一高頻電力及/或相對較低頻率的第二高頻電力而得到之安定在預定數值範圍內之前述氮化膜的折射率分布及/或前述氮化膜的沈積速度分布，算出用以得到所需要(包含應力為0時)之氮化膜(70(70a))的壓縮應力或拉伸應力之被施加第一高頻電力的第一期間及被施加第二高頻電力的第二期間。藉此，可使氮化膜的折射率及/或沈積速度的分布均勻性安定在預定數值範圍內，同時提高氮化膜的應力之控制性。
    公开号:TW201307604A
    申请号:TW101119595
    申请日:2012-05-31
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Shoichi Murakami；Masayasu Hatashita
    申请人:Spp Technologies Co Ltd；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    氮化膜的製造裝置及其製造方法、以及其製造程式
    本發明係有關於一種氮化膜的製造裝置及其製造方法、以及其製造程式。
    使用半導體之各種元件的開發及活用的趨勢至今仍未衰退，且無疑地今後仍將繼續佔有重要的地位。支撐使用此半導體的元件開發之主要的要素技術之一，係為氧化膜、氮化膜、或氧氮化膜等所謂薄膜的形成技術。在半導體構造的精細化日新月異地進展之中，在提升膜質的同時，實現形成控制性高的膜係發展此要素技術所不可缺少的。
    至今為止，已揭示了許多成膜技術。例如，在平行平板型的電漿CVD裝置中，已揭示一種藉由同時施加2種類之不同頻率的電力，來抑制或防止所形成之絶緣膜的充電損傷(charge up damage)之技術(專利文獻1)。
    ＜先前技術文獻＞＜專利文獻＞＜專利文獻1＞特開2002-367986號公報
    ＜發明所欲解決之課題＞如上述，在使用半導體之各種元件的開發中，強烈地希望提升作為薄膜的形成技術之膜質和控制性。
    在半導體構造逐年地精細化之中，在其膜質提升之同時，若未適當地控制因膜的形成而可能產生的各種應力(亦稱為承受力(stress)。在本申請係總稱為「應力」。)，則會對包含其元件的耐久性之信頼性等造成不小的影響。特別是氧氮化膜和氮化膜(以下，在本申請係總稱為「氮化膜」)係因為其作為膜質的有用性而被廣泛地活用，但是另一方面，存在有因其膜的形成而產生應力之控制非常困難之缺點。
    例如，如上述的先前技術所揭示，在平行平板型的電漿CVD裝置中，藉由同時施加2種類不同頻率的電力而形成之氮化膜雖能夠解決充電問題，但是其氮化膜的應力的控制性較低之問題仍然未解決。
    本申請的發明者為了得到對於使用電漿CVD法而形成的氮化膜所需要的折射率或沈積速度的均勻性，已理解氮化膜容易產生拉伸應力或壓縮應力。但是，通常為使這些應力消失而改變成膜條件(例如，形成氮化膜之基板的溫度或配置此基板之反應室内的壓力等)時，會產生無法得到所需要的折射率之問題。反過來說，為了得到所需要的應力而謀求各種製程條件的最佳化時，多半的情況下所得到的氮化膜之折射率或沈積速度的均勻性係脫離所需要數値範圍，為了得到上述的全部物性値和製程特性，必須經過許多次的錯誤嘗試。
    ＜解決課題之手段＞本發明係藉由提供一種在使氮化膜的物性(折射率)及/或製程特性(沈積速度的分布均勻性)安定在預定的數値範圍内之同時，顯著地提高氮化膜的應力的控制性之技術，而對於有用性高的氮化膜之形成技術的進一步提升有所貢献。
    如上述，在難以得到所需要的氮化膜的狀況之中，本發明者對於基於許多的成膜條件之氮化膜的應力、折射率、及沈積速度的均勻性進行實驗及分析之結果，得到若干個具有相當有趣的相關性之實驗結果。具體而言，已清楚明白例如在形成電漿時所施加的頻率相對較高的高頻電力時之氮化膜為具有壓縮應力；另一方面，其頻率相對較低時，氮化膜則具有拉伸應力。更進一步進行分析時，已清楚明白只要將獨立而被施加之相對較高的高頻電力(以下亦稱為「第一高頻電力」。)與相對較低的高頻電力(以下亦稱為「第二高頻電力」。)的施加時間之比進行調整，不僅能夠得到對所形成的氮化膜之所需要的應力，而且能夠正確性高地得到所需要的折射率及沈積速度的均勻性。本發明係基於如上述的着眼點及事實而被創造出來。
    本發明之一的氮化膜的製造裝置，其係在反應室内所配置的基板上使用電漿CVD法形成氮化膜之氮化膜的製造裝置。更具體而言，該氮化膜的製造裝置係具備一控制部，該控制部係基於為了形成氮化膜，使用獨立地施加相對較高頻率的第一高頻電力及/或相對較低頻率的第二高頻電力而得到之安定在一預定數值範圍內之前述氮化膜的折射率分布及/或前述氮化膜的沈積速度分布，算出用以得到所需要(包含應力為0時)之該氮化膜的壓縮應力或拉伸應力而被施加前述第一高頻電力的第一期間及被施加前述第二高頻電力的第二期間。
    根據此製造裝置，在能夠將使用獨立地施加上述第一高頻電力及/或第二高頻電力而在基板上形成氮化膜時之氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度分布安定在預定數値範圍内的條件掌握之狀況下，能夠算出用以得到所需要的應力(包含應力為0時)之第一期間及第二期間。換言之，不限定於只有施加第一高頻電力或只有施加第二高頻電力，即便是藉由各自獨立地施加第一高頻電力及第二高頻電力所形成之所謂積層膜的情況，亦能夠算出在為了得到所需要的應力之任意的第一期間及第二期間時，能夠正確性高地得到預定數値範圍的氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度。而且，附帶一提，在此製造裝置中，第一高頻電力或第二高頻電力中的任一者被單獨施加時，第一期間或第二期間將不存在。
    因此，根據上述的製造裝置，只要設定最後所欲得到之氮化膜的應力，不僅能夠藉由控制部算出此目的之第一期間與第二期間，而且能夠得到此氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度分布能夠安定在預定的數値範圍内之值得一提的效果。
    此外，本發明之一的氮化膜的製造方法，其係在反應室内所配置的基板上，使用電漿CVD法而形成氮化膜之氮化膜的製造方法。更具體而言，此氮化膜的製造裝置係包含以下程序：為了形成氮化膜，使用獨立地施加相對較高頻率的第一高頻電力及/或相對較低頻率的第二高頻電力而得到之安定在一預定數值範圍內之前述氮化膜的折射率分布及/或前述氮化膜的沈積速度分布之程序；以及基於其氮化膜的折射率分布及/或前述氮化膜的沈積速度分布，算出用以得到所需要(包含應力為0時)之前述氮化膜的壓縮應力或拉伸應力而被施加前述第一高頻電力的第一期間及被施加前述第二高頻電力的第二期間之程序。
    根據此製造方法，在能夠將使用獨立地施加上述第一高頻電力及/或第二高頻電力而在基板上形成氮化膜時之氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度分布安定在預定數値範圍内的條件掌握之狀況下，能夠算出用以得到所需要的應力(包含應力為0時)之第一期間及第二期間。換言之，不限定於只有施加第一高頻電力或只有施加第二高頻電力，即便是藉由各自獨立地施加第一高頻電力及第二高頻電力所形成之所謂積層膜的情況，亦能夠算出在為了得到所需要的應力之任意的第一期間及第二期間時，能夠正確性高地得到預定數値範圍的氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度。而且，附帶一提，在此製造方法中，第一高頻電力或第二高頻電力中的任一者被單獨施加時，第一期間或第二期間將不存在。
    因此，根據上述的製造方法，只要設定最後所欲得到之氮化膜的應力，不僅能夠算出此目的之第一期間與第二期間，而且能夠得到其氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度分布能夠安定在預定的數値範圍内之值得一提的效果。
    此外，本發明之一的氮化膜的製造程式，其係在反應室内所配置的基板上，使用電漿CVD法而形成氮化膜之氮化膜的製造程式。更具體而言，該氮化膜的製造程式係包含使電腦實行以下步驟之命令：使其取得為了形成氮化膜，使用獨立地施加相對較高頻率的第一高頻電力及/或相對較低頻率的第二高頻電力而得到之安定在預定數值範圍內之前述氮化膜的折射率分布及/或前述氮化膜的沈積速度分布之步驟；以及使其基於其氮化膜的折射率分布及/或前述氮化膜的沈積速度分布，算出用以得到所需要(包含應力為0時)之氮化膜的壓縮應力或拉伸應力而被施加前述第一高頻電力的第一期間及被施加前述第二高頻電力的第二期間之步驟。
    根據此製造程式，在能夠將使用獨立地施加上述第一高頻電力及/或第二高頻電力而在基板上形成氮化膜時之氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度分布安定在預定數値範圍内的條件掌握之狀況下，能夠算出用以得到所需要的應力(包含應力為0時)之第一期間及第二期間。換言之，不限定於只有施加第一高頻電力或只有施加第二高頻電力，即便是藉由各自獨立地施加第一高頻電力及第二高頻電力所形成之所謂積層膜的情況，亦能夠算出在為了得到所需要的應力之任意的第一期間及第二期間時，能夠正確性高地得到預定數値範圍的氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度。而且，附帶一提，在此製造程式中，第一高頻電力或第二高頻電力中的任一者被單獨施加時，第一期間或第二期間將不存在。
    因此，根據上述的製造程式，只要設定最後所欲得到之氮化膜的應力，不僅能夠算出其目的之第一期間與第二期間，而且能夠得到此氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度分布能夠安定在預定的數値範圍内之值得一提的效果。
    並且，在本申請中，亦揭示一個製造裝置的例子，其係具備使用上述的製造程式進行控制之控制部之氮化膜的製造裝置。
    另外，在本申請中，在上述的製造裝置、製造方法及製造程式中所謂的「拉伸應力」是如第1圖所示，係指在基板20上形成有氮化膜90a之狀態下，膜進行收縮(第1圖的箭號91a)的方向之應力。就該應力而言，雖然依照基板20的材質等而有程度上的差異，但基板20係以往箭號21a的方向彎曲之方式變形。而且，通常係對該方向的應力賦予「+」(正)的數値。另一方面，在上述的製造裝置、製造方法及製造程式中所謂的「壓縮應力」是如第2圖所表示，係指在基板20上形成有氮化膜90b之狀態下，膜進行膨張(第2圖的箭號91b)的方向之應力。就該應力而言，雖然依照基板20的材質等而有程度上的差異，但基板20係以往箭號21b的方向彎曲之方式變形。而且，通常係對該方向的應力賦予「-」(負)的數値。
    此外，在上述的製造裝置、製造方法、及製造程式中，「所需要的壓縮應力或拉伸應力」亦包含應力與0(零)為不同的値之情況。在考慮氮化膜單層的情況，以不產生上述的應力(亦即，為「0(零)」)為佳，但是在與其他的膜(例如已產生某應力的氧化膜)形成積層膜時，有要求不使其積層膜整體產生應力之情形。在此種情況下，對所形成的氮化膜單層特意地賦予拉伸應力或壓縮應力亦是現實上能夠採用的。
    ＜發明之效果＞根據本發明的一氮化膜的製造裝置，只要設定最後所欲得到之氮化膜的應力，不僅能夠藉由控制部算出為達此目的之第一期間與第二期間，而且能夠得到此氮化膜的折射率分布及/或此氮化膜的沈積速度分布能夠安定在預定的數値範圍内之值得一提的效果。此外，根據本發明的一氮化膜的製造方法，或是本發明的一氮化膜的製造程式，只要設定最後所欲得到之氮化膜的應力，不僅能夠算出為達此目的之第一期間與第二期間，而且能夠得到此氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度分布能夠安定在預定的數値範圍内之值得一提的效果。
    接著，將根據附圖詳細地敘述本發明的實施形態。而且，在説明時，在所有的圖式中，共同的部分係附加共同的參照符號。此外，圖中本實施形態的要素未必按照比例所顯示。此外，以下的各種氣體之流量係表示標準狀態的流量。
    <第1實施形態>第3圖係顯示本實施形態的氮化膜(具體而言係氮化矽膜(SiN))之製造裝置100的構成之部分剖面圖。因為本圖式係概略圖，包含眾所周知的氣體供給機構的一部分和各排氣機構的一部分之周邊裝置係被省略。
    如第3圖所表示，本實施形態的氮化膜的製造裝置100係為平行平板型的電漿CVD裝置，大略地分類時，係具備：反應室30；複數個氣體罐32a、32b、32c；以及連接至電腦60之控制部39。此外，藉由眾所周知的搬運機構(未圖示)搬運之基板(本實施形態係矽基板)20係被載置在設置於反應室30的中央附近之載物台31。基板20及反應室30内係被裝設在反應室30的外壁之加熱器34a、34b加熱。此外，反應室30係經由氣體流量調整器33a而連接矽烷(SiH4)氣的氣體罐32a；經由氣體流量調整器33b而連接氨(NH3)氣的氣體罐32b；而且經由氣體流量調整器33c而連接氮(N2)氣的氣體罐32c。此外，雖然因為本實施形態係顯示用以形成氮化矽膜(SiN膜)的例子而未圖示酸素(O2)氣的氣體罐，但是例如為了形成氧氮化矽膜(SiON膜)，除了上述各氣體罐以外，將一氧化二氮(N2O)氣的氣體罐連接至反應室30也是另外能夠採用之一態樣。
    從矽烷(SiH4)氣的氣體罐32a、氨(NH3)氣的氣體罐32b及氮(N2)氣的氣體罐32c所送入的氣體，最後係通過同一路徑而到達反應室30。而且，在本實施形態矽烷(SiH4)氣及氨(NH3)氣係所謂反應性氣體，氮(N2)氣係非反應性氣體。在此，作為本申請之分類，氮(N2)氣雖係屬於「非反應性氣體」，但是並不否定其一部分有助於反應之可能性。亦即，代表性地，氮(N2)氣雖係用以稀釋反應性氣體、維持導入至反應室30内之氣體全體的適當的流量而被使用，但是亦存在其一部份有助於反應之可能性。而且，其他的非反應性氣體係包含氬(Ar)。
    另外，本實施形態之氮化膜的製造裝置100係具備：施加相對較高頻率(本實施形態係13.56MHz)的高頻電力之第一高頻電源36a；施加相對較低頻率(本實施形態係380kHz)的高頻電力之第二高頻電源36b；以及用以選擇施加其中一方之開關40。第一高頻電源36a或第二高頻電源36b係藉由對噴頭(shower head)氣體導入部35施加高頻電力，將從噴頭導入部35吐出之上述的氣體電漿化。其結果，藉由使所生成的電漿到達載物台31上的基板20而在基板20上形成氮化矽膜70。
    而且，噴頭氣體導入部35係藉由環狀的密封材S而與反應室30為電絶緣。此外，載物台31亦藉由環狀密封材S而與反應室30為電絶緣。此外，為了將該反應室30内減壓且將製造後所生成的氣體排氣，反應室30係通過排氣流量調整器38而連接真空泵37。而且，藉由排氣流量調整器38能夠變更從該反應室30的排氣流量。上述的第一高頻電源36a、第二高頻電源36b、開關40、氣體流量調整器33a、33b、液體流量調整器33c、加熱器34a、34b及排氣流量調整器38係被控制部39所控制。
    ＜實施例(預備性實驗)＞其次，針對在反應室30之氮化膜的形成製程進行説明。本實施形態係在反應室30内的基板20上形成氮化矽膜70。顯示具體上的製程之一個例子時，係供給5~50sccm之矽烷(SiH4)氣、及5~50sccm之氨(NH3)氣至反應室30内的壓力為50~200Pa為止。又，本實施形態除了前述2種類的氣體以外，亦供給500~2000sccm之氮(N2)氣。
    其次，將載物台31的溫度以加熱器34加熱至150℃~350℃。在此，為了使基板20的溫度安定化而待機60秒以上。隨後，噴頭氣體導入部35係藉由第一高頻電源36a或第二高頻電源36b施加30W~400W的第一高頻電力及/或30W~400W的第二高頻電力。本實施形態係使用上述的電漿條件之氧化膜形成製程進行約10~約100分鐘。採用上述的製程條件時，能夠在基板20上形成具有約0.1~約1μm的厚度之氮化矽膜70。
    第4圖顯示在本實施形態之只有施加上述的第一高頻電力及只有施加第二高頻電力時施加電力的變化對氮化矽膜70的應力的變化之圖表。而且，此時的矽烷(SiH4)氣流量係5sccm且氨(NH3)氣的流量係5sccm。此外，此時的氮(N2)氣流量係2000sccm，反應室内壓力係50Pa。此外，基板溫度係250℃。
    如第4圖所示，非常有趣地，可清楚明白氮化矽膜70的應力在只有施加上述的第一高頻電力時與只有施加上述的第二高頻電力時，在所有調査的範圍中是產生彼此相反方向的應力。
    此外，第5圖係顯示在本實施形態之只有施加上述的第一高頻電力及只有施加第二高頻電力時反應室内壓力的變化對氮化矽膜70的應力的變化之圖表。而且，此時的矽烷(SiH4)氣流量係5sccm且氨(NH3)氣的流量係5sccm。此外，此時的氮(N2)氣流量係2000sccm，基板溫度係250℃。
    如圖5所表示，可清楚明白氮化矽膜70的應力在只有施加上述的第一高頻電力時與只有施加上述的第二高頻電力時，至少在壓力為100Pa以下的範圍中，是產生彼此相反方向的應力。此外，能夠確認在大於100Pa的範圍，此等的應力亦產生(即便是相同方向的應力)很大的差異。
    此外，第6圖係顯示在本實施形態之只有施加上述的第一高頻電力時將在反應室内所導入之2種類的反應性氣體(矽烷(SiH4)氣及氨(NH3)氣)的流量比設作1：1時的總流量變化對氮化矽膜70的應力的變化之圖表。而且，此時的氮(N2)氣流量係2000sccm且反應室内壓力係50Pa。此外，基板溫度係250℃。
    如第6圖所示，可清楚明白氮化矽膜70的應力在只有施加上述的第一高頻電力時與只有施加上述的第二高頻電力時，至少在總流量為40sccm以下的範圍中，是產生彼此相反方向的應力。此外，能夠確認在大於40sccm的範圍，此等的應力亦產生(即便是相同方向的應力)很大的差異。
    此外，第7圖係顯示在本實施形態之只有施加上述的第一高頻電力時在反應室内所導入之非反應性氣體(氮(N2)氣)的流量變化對氮化矽膜70的應力變化之圖表。而且，此時的矽烷(SiH4)氣流量係5sccm，氨(NH3)氣流量係5sccm。此外，此時的反應室内壓力係50Pa，基板溫度係250℃。
    如第7圖所示，可清楚明白氮化矽膜70的應力在只有施加上述的第一高頻電力時與只有施加上述的第二高頻電力時，在所有調査的範圍中是產生彼此相反方向的應力。
    此外，第8圖係顯示在本實施形態之只有施加上述的第一高頻電力及只有施加第二高頻電力時基板溫度變化對氮化矽膜70的應力變化之圖表。而且，此時的矽烷(SiH4)氣流量係5sccm，氨(NH3)氣的流量係5sccm。又，此時的氮(N2)氣流量係2000sccm，反應室内壓力係50Pa。
    如第8圖所表示，能夠確認氮化矽膜70的應力在只有施加上述的第一高頻電力時與只有施加上述的第二高頻電力時，至少在基板溫度為300℃以下的範圍中，是產生互相相反方向的應力。此外，能夠確認在大於300℃的範圍，此等的應力亦產生(即便係相同方向的應力)較大的差異。
    並且，在本實施形態在只有施加上述的第一高頻電力時之氮化矽膜70的折射率係約1.8~約2.2。此外，此膜的沈積速度之平均値係約10~約50nm/min.，且此膜的沈積速度的不均勻性係±1~±10%。另一方面，只有施加上述的第二高頻電力時之氮化矽膜70的折射率係約1.7~約2。又，此膜的沈積速度的平均値係約10~約50nm/min.，且此膜的沈積速度的不均勻性係±5%以下，更具體地係±1%以上且±5%以下。
    ＜實施例1＞其次，依據上述各種相當有趣的結果，本發明者使用本實施形態之氮化膜的製造裝置100，在基板20上將藉由只有施加第一高頻電力而形成之氮化矽膜、以及藉由只有施加第二高頻電力而形成之氮化矽膜，藉由所謂積層而製造氮化矽膜70a。此時，本發明者對將前述各自的高頻電力的處理時間之比改變時，氮化膜的應力、氮化膜的折射率、以及氮化膜的沈積速度之依存性進行調查。以下，將被施加第一高頻電力之期間稱為「第一期間」，並將被施加第二高頻電力之期間稱為「第二期間」。
    第9圖係顯示使第一期間與第二期間的比率變動時的應力變化之圖表。如第9圖所示，可清楚明白隨著第二期間的比率増加，應力係大致直線狀地從拉伸應力(+)往壓縮應力(-)變化。這顯示藉由使第一期間與第二期間的比率變動，能夠得到在只有施加第一高頻電力時所得到應力的數値與只有施加第二高頻電力時所得到應力的數値之間的任意所需要的應力。
    另外，針對第一期間與第二期間的比率與氮化矽膜70a的物性的相關性進行調査時，更進一步得到了相當有趣的知識。具體而言係如以下所述。
    第10圖係顯示在本實施形態之使第一期間與第二期間的比率變動時之平均沈積速度及面内均勻性(換言之，沈積速度的不均勻性)的變化。又，第11圖係本實施形態之使第一期間與第二期間的比率變動時之氮化矽膜70a的折射率變化之圖表。
    如第10 圖及第11圖所示，能夠確認沈積速度、面内不均勻性及折射率中任一者均不依存於第一期間與第二期間的比率，而顯示大致一定的値。因此，將第10圖及第11圖所表示的結果與第9圖的結果合併時，即便導出用以得到所需要的應力之任意的第一期間及第二期間，亦能夠得到預定數値範圍之氮化膜的折射率分布及/或其氮化膜的沈積速度。
    藉由得到如上述的成果，本實施形態之氮化膜的製造裝置100的控制部39，係具備使用獨立地施加第一高頻電力及/或第二高頻電力而得到之安定在預定數值範圍內之氮化膜70a的折射率分布及/或氮化膜70a的沈積速度分布(更詳細而言，係沈積速度的基板面內分布)，而算出用以得到所需要(包含應力為0時)之氮化膜70a的壓縮應力或拉伸應力之第一期間及第二期間之功能。更具體而言，例如記憶有基於上述的各種預備性實驗的各種數據而得到之相當於第9圖至11圖的數據之控制部39，在被賦予氮化膜的製造製程中所被要求之膜的應力之値時，以最後所形成之氮化膜的應力為其所需要的應力之方式算出第一期間及第二期間。然後，本實施形態之控制部39係如上述，藉由控制第一高頻電源36a、第二高頻電源36b、開關40、及/或氣體流量調整器33a、33b等，來製造具有在基板20上所需要的應力，同時具有所需要範圍内的折射率及/或沈積速度之氮化矽膜70a。
    另外，如前所述，控制部39係連接至電腦60。該電腦60係藉由用以實行上述各製程之氮化膜的製造程式，來進行監視或綜合性地控制上述的各製程。此外，不用特別提及的是，控制部39係具備用以算出上述第一期間及第二期間之記錄部及演算部(圖中未示)。以下，將在顯示具體的製造流程圖的同時，說明氮化膜的製造程式。此外，在本實施形態中，上述的製造程式係被保存在電腦60内的硬碟、或是插入電腦60所設置的光碟機等之光碟等眾所周知的記錄媒體，但是該製造程式的保存處係不被此限定。例如，該製造程式的一部分或全部亦可以被保存在本實施形態之控制部39内。此外，該製造程式亦能夠通過區域網路和網際網路電路等眾所周知的技術而進行監視或控制上述的各製程。此外，使電腦60具備用以算出上述的第一期間及第二期間之記錄部及演算部(未圖示)來代替控制部39之態樣，亦是能夠採用之另外一態樣。
    首先，針對本實施形態之氮化膜的製造程式進行説明。第12圖係本實施形態之氮化膜的製造流程圖。
    如第12圖所示，首先，在步驟S101中，基板20係被導入至反應室20内。隨後，在電漿CVD裝置進行通常所進行的製程，例如排氣至預定壓力為止、以及載物台31的加熱及待機等。其次，在步驟S102中，輸入最後欲得到之氮化膜的應力之値。如此進行時，本實施形態係在步驟S103中，記憶有基於上述的各種預備性實驗的各種數據而得到之相當於第9圖至第11圖的數據之控制部39，係以成為在步驟S102所被要求的應力之値的方式算出第一期間及第二期間。
    隨後，在步驟S104中，基於藉由控制部39所算出，換言之所設定之第一期間及第二期間，控制部39係藉由控制第一高頻電源36a、第二高頻電源36b、開關40、及/或氣體流量調整器33a、33b等，而在基板20上形成氮化膜。在此，例如將第一期間及第二期間只有各實行1次時無法形成所欲得到程度的較厚膜厚度之情況下，能夠重複前述第一期間及第二期間複數次。
    最後，在步驟S105中，在製程結束之後，將基板20從反應室30取出。如上所述，藉由實行步驟S101至步驟S106，能夠得到具有所需要的應力，同時具有所需要範圍内的折射率及/或沈積速度之氮化膜。
    <其他的實施形態>另外，上述的實施形態雖然係主要針對氮化矽膜的製造裝置及其製造方法、以及其製造程式進行説明，但是上述的實施形態對於氧氮化膜(例如，氧氮化矽膜)亦能夠應用。氧氮化膜亦與狹義的氮化膜同様地，在通常的情況下係對所形成的膜產生壓縮應力和拉伸應力，想要一邊進行控制其應力，一邊控制折射率和沈積速度的分布係非常困難的。但是藉由將上述的實施形態應用在氧氮化膜，即能夠達成與上述的實施形態同等的效果或至少一部分的效果。
    例如，第13圖相當於第9圖，係顯示使在氧氮化膜之第一期間與第二期間的比率變動時的應力變化之圖表。如第13圖所示，能夠確認製造氧氮化矽膜時，從横軸的0%至100%為止，應力亦是大致往右降低地下降。
    此外，第14圖相當於第10圖，係顯示使在氧氮化矽膜之第一期間與第二期間的比率變動時的平均沈積速度及面内不均勻性(換言之，沈積速度的不均)的變化。此外，第15圖係相當於第11圖，係顯示使在氧氮化矽膜之第一期間與第二期間的比率變動時的氧氮化矽膜的折射率變化之圖表。
    如第13圖至第15圖所示，與氮化矽膜同様地，在進行控制氧氮化矽膜的應力之同時，能夠控制氧氮化矽膜的折射率和沈積速度分布。因此，如上所述，在氧氮化矽膜亦能夠應用上述的實施形態。
    而且，在上述的實施例1中，雖是採用將藉由只有施加第一高頻電力而形成之氮化矽膜、及藉由只有施加第二高頻電力而形成之氮化矽膜，積層各1層而成之氮化矽膜70a，但是本實施例的氮化矽膜70a係不被此限定。如前所述，例如只有施加第一高頻電力之第一期間與只有施加第二高頻電力之第二期間各自複數次交替地設置，亦是另外能夠採用之一態樣。因為藉由第一期間及第二期間重複複數次，能夠針對最後所形成之氮化矽膜的物性謀求整體的均質化，此種態樣可說是較佳。而且，藉由比較短時間的第一期間及第二期間各自複數次交替地設置而進行多數次薄膜積層，例如在隨後施行蝕刻處理時，亦能夠達成容易得到蝕刻速度等的穩定性之效果。
    並且，在上述的各實施形態，控制部39係直接連接排氣流量調整器38等，但是上述的各實施形態的態樣，係不被該等構成限定。例如，控制部39通過區域網路和網際網路電路等眾所周知的技術而以所謂間接地與排氣流量調整器38等連接之態樣，亦能夠被包含在上述的各實施形態之另外能夠採用之一態樣。此外，在本申請之「控制部」係亦包含將控制部39之中，算出第一期間及第二期間之演算功能以與控制部39分開的演算部發揮之態樣。而且，將此演算部如上述直接或間接地連接至氮化膜的製造裝置100之態樣，亦是另外能夠採用之一態樣。此外，在上述的各實施形態中，第一期間及第二期間雖是代表性地藉由控制部39算出，但是此算出主體亦不被限定。例如，藉由氮化矽膜的製造裝置100之管理者和作業者等將基於上述的預備性實驗而算出的第一期間及第二期間，輸入控制部39或電腦60而使其記憶來製造氮化矽膜之態樣亦能夠被包含在上述的製造程序。
    又，作為電漿生成手段，上述的實施形態雖係使用平行平板型(CCP；Capacitive-Coupled Plasma)，但是本發明係不被此限定。使用其他的高密度電漿、例如ICP(Inductively-Coupled Plasma)、ECR(Electron- Cyclotron Resonance Plasma)亦能夠得到本發明的效果。
    而且，上述的各實施形態之揭示係用以說明此等的實施形態而記載者，不是用以限定本發明。並且，包含各實施形態的其他組合之在本發明的範圍内所存在的變形例，亦被包含在申請專利範圍中。
    20．．．基板
    31．．．載物台
    32a、32b、32c．．．氣體罐
    33a、33b、33c．．．氣體調整器
    30．．．反應室
    36a．．．第一高頻電源
    36b．．．第二高頻電源
    37．．．真空泵
    38．．．排氣流量調整器
    39．．．控制部
    34a、34b．．．加熱器
    35．．．噴頭氣體導入部
    40．．．開關
    70、70a、90a、90b．．．氮化膜
    100．．．氮化膜的製造裝置
    第1圖係顯示在本申請之拉伸應力的定義之概念圖。第2圖係顯示在本申請之壓縮應力的定義之概念圖。第3圖係顯示在本發明的一實施形態之氮化膜的製造裝置的構成之部分剖面圖。第4圖係顯示在本發明的一實施形態之只有施加第一高頻電力及只有施加第二高頻電力時施加電力的變化對氮化矽膜的應力的變化之圖表。第5圖係顯示在本發明的一實施形態之只有施加第一高頻電力及只有施加第二高頻電力時反應室内壓力的變化對氮化矽膜的應力的變化之圖表。第6圖係顯示在本發明的一實施形態之只有施加第一高頻電力及只有施加第二高頻電力時將在反應室内所導入之2種類的反應性氣體(矽烷(SiH4)氣及氨(NH3)氣)的流量比設作1：1時的總流量變化對氮化矽膜的應力的變化之圖表。第7圖係顯示在本發明的一實施形態之只有施加第一高頻電力及只有施加第二高頻電力時在反應室内所導入之非反應性氣體(氮(N2)氣)的流量變化對氮化矽膜的應力變化之圖表。第8圖係顯示在本發明的一實施形態之只有施加第一高頻電力及只有施加第二高頻電力時基板溫度變化對氮化矽膜的應力變化之圖表。第9圖係顯示在本發明的一實施形態之使第一期間與第二期間的比率變動時的應力變化之圖表。第10圖係顯示在本發明的一實施形態之使第一期間與第二期間的比率變動時的沈積速度及面内均勻性(換言之，面内不均勻性)的變化之圖表。第11圖係顯示在本發明的一實施形態使第一期間與第二期間的比率變動時的折射率變化之圖表。第12圖係顯示在本發明的一實施形態之氮化膜的製造流程圖。第13圖係顯示在本發明其他實施形態之使第一期間與第二期間的比率變動時的應力變化之圖表。第14圖係顯示在本發明其他實施形態之使第一期間與第二期間的比率變動時的沈積速度及面内均勻性(換言之，面内不均勻性)的變化之圖表。第15圖係顯示在本發明另外實施形態之第一期間與第二期間的比率變動時的折射率變化之圖表。
    20．．．基板
    31．．．載物台
    32a、32b、32c．．．氣體罐
    33a、33b、33c．．．氣體調整器
    30．．．反應室
    36a．．．第一高頻電源
    36b．．．第二高頻電源
    37．．．真空泵
    38．．．排氣流量調整器
    39．．．控制部
    34a、34b．．．加熱器
    35．．．噴頭氣體導入部
    40．．．開關
    70、70a．．．氮化膜
    100．．．氮化膜的製造裝置
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種氮化膜的製造裝置，其係在一反應室内所配置的一基板上使用電漿CVD法形成一氮化膜之氮化膜的製造裝置，其係包含：一控制部，該控制部係為了形成該氮化膜，根據使用獨立地施加相對較高頻率的一第一高頻電力及/或相對較低頻率的一第二高頻電力而得到之安定在一預定數值範圍內之該氮化膜的折射率分布及/或該氮化膜的沈積速度分布，算出用以得到所需要(包含應力為0時)之該氮化膜的壓縮應力或拉伸應力而被施加該第一高頻電力的一第一期間及被施加該第二高頻電力的一第二期間。
    [2] 如申請專利範圍第1項之氮化膜的製造裝置，其中該控制部係交替地施加該第一期間及該第二期間。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項之氮化膜的製造裝置，其中該預定數值範圍係使該氮化膜的折射率分布及/或該氮化膜的沈積速度分布的不均勻性為±5%以下的範圍。
    [4] 如申請專利範圍第1或2項之氮化膜的製造裝置，其中安定在該預定數値範圍內之該氮化膜的折射率及/或該氮化膜的沈積速度分布係藉由使選自由該基板的溫度、該反應室内的壓力、被導入至該反應室内之反應性氣體的流量、及被導入至該反應室内之非反應性氣體的流量所組成群組中之至少一數值變動而得到。
    [5] 一種氮化膜的製造方法，其係在一反應室内所配置的一基板上，使用電漿CVD法而形成一氮化膜之氮化膜的製造方法，其係包含以下程序：為了形成該氮化膜，使用獨立地施加相對較高頻率的一第一高頻電力及/或相對較低頻率的一第二高頻電力而得到之安定在一預定數值範圍內之該氮化膜的折射率分布及/或該氮化膜的沈積速度分布之程序；以及基於該氮化膜的折射率分布及/或該氮化膜的沈積速度分布，算出用以得到所需要(包含應力為0時)之該氮化膜的壓縮應力或拉伸應力而被施加該第一高頻電力的一第一期間及被施加該第二高頻電力的一第二期間之程序。
    [6] 如申請專利範圍第5項之氮化膜的製造方法，其中該第一期間與該第二期間係交替地設置。
    [7] 如申請專利範圍第5或6項之氮化膜的製造方法，其中該預定數值範圍係使該氮化膜的折射率分布及/或該氮化膜的沈積速度分布的不均勻性為±5%以下的範圍。
    [8] 一種氮化膜的製造程式，其係在一反應室内所配置的一基板上，使用電漿CVD法而形成一氮化膜之氮化膜的製造程式，其係包含使電腦實行以下步驟之命令：使其取得為了形成該氮化膜，使用獨立地施加相對較高頻率的一第一高頻電力及/或相對較低頻率的一第二高頻電力而得到之安定在一預定數值範圍內之該氮化膜的折射率分布及/或該氮化膜的沈積速度分布之步驟；以及使其基於該氮化膜的折射率分布及/或該氮化膜的沈積速度分布，算出用以得到所需要(包含應力為0時)之該氮化膜的壓縮應力或拉伸應力而被施加該第一高頻電力的一第一期間及被施加該第二高頻電力的一第二期間之步驟。
    [9] 一種記錄媒體，其係記錄如申請專利範圍第8項之該氮化膜的製造程式。
    [10] 一種氮化膜的製造裝置，其係具備使用如申請專利範圍第8或第9項之該氮化膜的製造程式進行控制之一控制部。
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