ホーム > 特許ランキング > 東京エレクトロン株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023043295
(43)【公開日】2023-03-29
(54)【発明の名称】成膜方法及び成膜装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/318 20060101AFI20230322BHJP
C23C 16/04 20060101ALI20230322BHJP
C23C 16/34 20060101ALI20230322BHJP
【ＦＩ】
H01L21/318 B
C23C16/04
C23C16/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021150819
(22)【出願日】2021-09-16
(71)【出願人】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】大槻 友志
(72)【発明者】
【氏名】加賀谷 宗仁
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 悠介
【テーマコード（参考）】
4K030
5F058
【Ｆターム（参考）】
4K030AA03
4K030AA04
4K030AA13
4K030AA16
4K030AA17
4K030AA18
4K030BA40
4K030BB14
4K030CA04
4K030CA12
4K030DA05
4K030EA04
4K030FA01
4K030GA02
4K030HA01
4K030KA41
4K030LA02
4K030LA15
5F058BA09
5F058BC08
5F058BD10
5F058BF07
5F058BF21
5F058BF24
5F058BF30
5F058BF37
5F058BJ06
(57)【要約】
【課題】吸着阻害を用いた凹部への埋め込みにおいて、埋込性能の向上と生産性の向上の両立を図る。
【解決手段】基板の表面に形成された凹部に膜を形成する成膜方法であって、前記基板に対して吸着阻害ガスを供給して吸着阻害領域を形成する工程と、前記基板に対してシリコン含有ガスを供給して前記吸着阻害領域以外の領域にシリコン含有ガスを吸着させる工程と、前記基板を窒素含有ガスに晒して前記吸着したシリコン含有ガスと反応させてシリコン窒化膜を形成する工程と、を有し、前記シリコン含有ガスを吸着させる工程は、供給する前記シリコン含有ガスのドーズ量を、前記吸着阻害領域を形成していない前記基板に対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御することを含む、成膜方法が提供される。
【選択図】図９
【解決手段】基板の表面に形成された凹部に膜を形成する成膜方法であって、前記基板に対して吸着阻害ガスを供給して吸着阻害領域を形成する工程と、前記基板に対してシリコン含有ガスを供給して前記吸着阻害領域以外の領域にシリコン含有ガスを吸着させる工程と、前記基板を窒素含有ガスに晒して前記吸着したシリコン含有ガスと反応させてシリコン窒化膜を形成する工程と、を有し、前記シリコン含有ガスを吸着させる工程は、供給する前記シリコン含有ガスのドーズ量を、前記吸着阻害領域を形成していない前記基板に対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御することを含む、成膜方法が提供される。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の表面に形成された凹部に膜を形成する成膜方法であって、
前記基板に対して吸着阻害ガスを供給して吸着阻害領域を形成する工程と、
前記基板に対してシリコン含有ガスを供給して前記吸着阻害領域以外の領域にシリコン含有ガスを吸着させる工程と、
前記基板を窒素含有ガスに晒して前記吸着したシリコン含有ガスと反応させてシリコン窒化膜を形成する工程と、を有し、
前記シリコン含有ガスを吸着させる工程は、供給する前記シリコン含有ガスのドーズ量を、前記吸着阻害領域を形成していない前記基板に対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御することを含む、成膜方法。
前記基板に対して吸着阻害ガスを供給して吸着阻害領域を形成する工程と、
前記基板に対してシリコン含有ガスを供給して前記吸着阻害領域以外の領域にシリコン含有ガスを吸着させる工程と、
前記基板を窒素含有ガスに晒して前記吸着したシリコン含有ガスと反応させてシリコン窒化膜を形成する工程と、を有し、
前記シリコン含有ガスを吸着させる工程は、供給する前記シリコン含有ガスのドーズ量を、前記吸着阻害領域を形成していない前記基板に対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御することを含む、成膜方法。
【請求項2】
前記シリコン含有ガスのドーズ量は、
前記吸着阻害領域を形成していない前記基板に対して吸着させたシリコン含有ガスのガス種毎に予め記憶部に記憶された吸着飽和曲線に基づき、吸着させる前記シリコン含有ガス毎に制御される、
請求項１に記載の成膜方法。
前記吸着阻害領域を形成していない前記基板に対して吸着させたシリコン含有ガスのガス種毎に予め記憶部に記憶された吸着飽和曲線に基づき、吸着させる前記シリコン含有ガス毎に制御される、
請求項１に記載の成膜方法。
【請求項3】
前記吸着阻害領域を形成する工程と、前記シリコン含有ガスを吸着させる工程と、前記シリコン窒化膜を形成する工程と、を含むサイクルを繰り返すことを含む、
請求項１又は２に記載の成膜方法。
請求項１又は２に記載の成膜方法。
【請求項4】
前記シリコン含有ガスを吸着させる工程は、前記シリコン含有ガスのドーズ量を前記サイクルの回数に応じて変化させることを含む、
請求項３に記載の成膜方法。
請求項３に記載の成膜方法。
【請求項5】
前記シリコン含有ガスを吸着させる工程は、前記シリコン含有ガスのドーズ量を前記サイクルの回数に応じて減少させることを含む、
請求項４に記載の成膜方法。
請求項４に記載の成膜方法。
【請求項6】
前記シリコン窒化膜を形成する工程は、前記基板を窒素含有ガスから生成したプラズマに晒して前記吸着したシリコン含有ガスと反応させることを含む、
請求項１～５のいずれか一項に記載の成膜方法。
請求項１～５のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項7】
前記吸着阻害領域を形成する工程は、前記基板を前記吸着阻害ガスから生成したプラズマに晒すことを含む、
請求項１～６のいずれか一項に記載の成膜方法。
請求項１～６のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項8】
表面に凹部が形成された基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に吸着阻害ガス、シリコン含有ガス及び窒素含有ガスを供給するガス供給部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基板に対して吸着阻害ガスを供給して吸着阻害領域を形成する工程と、
前記基板に対してシリコン含有ガスを供給して前記吸着阻害領域以外の領域にシリコン含有ガスを吸着させる工程と、
前記基板を窒素含有ガスに晒して前記吸着したシリコン含有ガスと反応させてシリコン窒化膜を形成する工程と、を含む工程を制御し、
前記シリコン含有ガスを吸着させる工程において、供給する前記シリコン含有ガスのドーズ量を、前記吸着阻害領域を形成していない前記基板に対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御する、成膜装置。
前記処理容器内に吸着阻害ガス、シリコン含有ガス及び窒素含有ガスを供給するガス供給部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基板に対して吸着阻害ガスを供給して吸着阻害領域を形成する工程と、
前記基板に対してシリコン含有ガスを供給して前記吸着阻害領域以外の領域にシリコン含有ガスを吸着させる工程と、
前記基板を窒素含有ガスに晒して前記吸着したシリコン含有ガスと反応させてシリコン窒化膜を形成する工程と、を含む工程を制御し、
前記シリコン含有ガスを吸着させる工程において、供給する前記シリコン含有ガスのドーズ量を、前記吸着阻害領域を形成していない前記基板に対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御する、成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【0002】
基板上に形成された凹部に対してボイド（空孔）を生じさせずに膜を埋め込むことが求められている。一方、デバイス構造の微細化及び複雑化によってボイドを生じさせずに膜を埋め込むことが難しくなっている。例えば凹部の側壁にボーイング（Bowing）形状を有する場合、凹部に対してコンフォーマルに成膜するだけでは膜中にボイドが発生することを回避することは難しい。
【0003】
そこで、吸着阻害ガスを用いて成膜形状を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、凹部のトップ部の開口近傍に吸着阻害ガスを吸着させる。これにより、凹部のトップ部のＧＰＣ（Growth Per Cycle）を凹部の底部のＧＰＣに比べて小さくすることで、トップ部の開口近傍への膜の堆積を抑制することで開口の閉塞を防いで、凹部の底部からボトムアップで膜を埋め込むことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－１３７３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、吸着阻害を用いた凹部への埋め込みにおいて、埋込性能の向上と生産性の向上の両立を図ることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一の態様によれば、基板の表面に形成された凹部に膜を形成する成膜方法であって、前記基板に対して吸着阻害ガスを供給して吸着阻害領域を形成する工程と、前記基板に対してシリコン含有ガスを供給して前記吸着阻害領域以外の領域にシリコン含有ガスを吸着させる工程と、前記基板を窒素含有ガスに晒して前記吸着したシリコン含有ガスと反応させてシリコン窒化膜を形成する工程と、を有し、前記シリコン含有ガスを吸着させる工程は、供給する前記シリコン含有ガスのドーズ量を、前記吸着阻害領域を形成していない前記基板に対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御することを含む、成膜方法が提供される。
【発明の効果】
【0007】
一の側面によれば、吸着阻害を用いた凹部への埋め込みにおいて、埋込性能の向上と生産性の向上の両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】参考例に係るシリコン窒化膜の埋込特性の評価結果を示す図。
【図2】実施形態の成膜装置の一例を示す概略断面図。
【図3】実施形態の成膜方法の一例を示すフローチャート。
【図5】シリコン含有ガスの吸着飽和曲線の一例を説明するための図。
【図6】パターン形状の違いによるシリコン含有ガスのドーズ量とＧＰＣの関係を示す図。
【図7】サイクル数とドーズ量との関係の一例を示す図。
【図8】吸着阻害がない場合のシリコン窒化膜のＧＰＣの実験結果を示す図。
【図9】吸着阻害がある場合のシリコン窒化膜のＧＰＣの実験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0010】
［吸着阻害ガスを用いた成膜形状の制御］
基板上に形成された凹部に対してボイド（空孔）を生じさせずに膜を埋め込むために、吸着阻害ガスを用いて成膜形状を制御する成膜方法がある。例えば、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法によるシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）の成膜では、原料ガスにジクロロシランガス（ＤＣＳ）等のシリコン含有ガスを使用し、シリコン含有ガスを窒化させるためにアンモニアガス（ＮＨ３）等の窒素含有ガスを使用する。この場合、吸着阻害ガスに塩素ガス（Ｃｌ２）を使用することで、ボイドの発生なくボトムアップの成膜が可能になる。
基板上に形成された凹部に対してボイド（空孔）を生じさせずに膜を埋め込むために、吸着阻害ガスを用いて成膜形状を制御する成膜方法がある。例えば、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法によるシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）の成膜では、原料ガスにジクロロシランガス（ＤＣＳ）等のシリコン含有ガスを使用し、シリコン含有ガスを窒化させるためにアンモニアガス（ＮＨ３）等の窒素含有ガスを使用する。この場合、吸着阻害ガスに塩素ガス（Ｃｌ２）を使用することで、ボイドの発生なくボトムアップの成膜が可能になる。
【0011】
ＡＬＤ法による成膜方法の一例を参考例として説明する。ウエハＷの一例としてシリコンウエハを使用し、該シリコンウエハには凹部としてトレンチが形成されている。また、トレンチ内部及びウエハＷの表面は、例えばシリコンや絶縁膜で構成され、部分的に金属や金属化合物が存在していてもよい。
【0012】
参考例では、塩素ガスを、ウエハＷに供給する。塩素ガスは、吸着阻害ガスの一例である。塩素ガスはウエハＷに形成されたトレンチの上部及び上部付近に吸着し、底部及び底部付近への吸着量よりも多い。このため、阻害効果は塩素ガスの吸着量が多いトレンチの上部で高く、塩素ガスの吸着量が少ない底部で低くなる。つまり、トレンチの上部は吸着阻害領域となり、底部は吸着阻害領域以外の領域となる。なお、吸着阻害領域は、トレンチの凹部において相対的に吸着阻害効果の高い領域を含み、吸着阻害領域以外の領域は、前記凹部において相対的に吸着阻害効果の低い領域を含む。
【0013】
塩素ガスで吸着阻害領域を形成した後、塩素ガスをパージする。次に、シリコンプリカーサとしてシリコン含有ガス（例えばＤＣＳ）を供給してトレンチにシリコン含有ガスを吸着させ、シリコン（Ｓｉ）含有層を形成する。吸着阻害領域にはシリコン含有ガスが吸着され難く、吸着阻害領域以外の領域にはシリコン含有ガスが吸着され易い。よって、トレンチの底部は上部よりもシリコン含有ガスの吸着量が多くなる。
【0014】
次に、シリコン含有ガスをパージした後、窒素含有ガス（例えばアンモニアガス）を供給してシリコン含有層を窒素含有ガスで窒化し、シリコン窒化膜を形成する。これにより、トレンチの底部に上部よりも厚いシリコン窒化膜を形成できる。次に、窒素含有ガスをパージした後、塩素ガスを、トレンチが形成された基板に供給する工程に戻る。塩素ガスの供給、塩素ガスのパージ、シリコン含有ガスの供給、シリコン含有ガスのパージ、窒素含有ガスの供給、窒素含有ガスのパージの工程をこの順に繰り返すことで、原子層レベルのシリコン窒化膜の成膜が行われる。この結果、ボイドが発生しないボトムアップの成膜が可能となり、埋込性能が向上する。
【0015】
吸着阻害ガスによるトレンチの上部と底部の阻害効果の差は、上部と底部のＧＰＣ（Growth Per Cycle）の差により示すことができる。ＧＰＣは、ＡＬＤ法の１サイクル当たりの成膜量である。ＧＰＣの差が大きいほど微細トレンチやボーイング形状などの高難易度のトレンチ構造への埋め込みが可能になる。
【0016】
図１は、以上に示した参考例に係るトレンチに対するシリコン窒化膜の埋込特性の評価結果を示す図である。参考例１～３は、吸着阻害ガスの供給工程において、吸着阻害ガスの供給時間（ｓ）を異なる値で制御したときのトレンチの深さに応じたＧＰＣの変化を示す。ガスのドーズ量（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）は、当該ガスの分圧×供給時間で示される値である。例えば、ガスの供給時間が一定の場合、ガスの分圧を大きくするとドーズ量が増加する。また、例えば、ガスの分圧が一定の場合、ガスの供給時間を長くするとドーズ量が増加する。本評価の条件としては、参考例１～３のいずれも吸着阻害ガスの分圧を同一圧力に制御した。その上で参考例１～３のうち、参考例２のドーズ量に対して、参考例１は吸着阻害ガスのドーズ量を増やし、参考例３はドーズ量を最も減らした。
【0017】
図１（ａ）において、位置Ｚ１～Ｚ７のうち、位置Ｚ１が最も浅い位置、すなわちトレンチ内の上部の位置であり、位置Ｚ７が最も深い位置、すなわちトレンチ内の底部の位置である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す参考例１～３のすべてにおいて位置Ｚ７において正規化したＧＰＣを示す。
【0018】
図１（ａ）に示すように、参考例１～３のいずれも、トレンチ内の上部（トレンチの深さが浅い位置）におけるＧＰＣがトレンチ内の底部（トレンチの深さが深い位置）におけるＧＰＣよりも小さくなっていることが分かる。この結果から、参考例１～３はいずれも、トレンチ内に埋め込まれるシリコン窒化膜の断面をＶ字に制御できた。すなわち、ボトムアップ性の高い成膜が可能となり、埋込性能が向上できることが示された。また、図１（ｂ）に示すように吸着阻害ガスのドーズ量を増やすほど、塩素ガスの吸着阻害によりトレンチ内の上部におけるＧＰＣとトレンチ内の底部におけるＧＰＣとの差が大きくなり、埋込性能が向上した。
【0019】
以上から、吸着阻害ガスのドーズ量を増やすほど、図１（ｂ）に示すよう吸着阻害効果によりトレンチ内の上部の膜厚が底部の膜厚と比較して相対的に低下してボトムアップ性の高い成膜が実現し、ボイドの発生をなくし、埋込性能を向上させることができる。一方、吸着阻害ガスのドーズ量を増やすほど、図１（ａ）に示すように全体的にＧＰＣが下がり生産性が低下する。このように参考例の成膜方法では、膜形状とＧＰＣとのトレードオフ、つまり、埋込性能と生産性との両立が課題になる。
【0020】
そこで、本実施形態では、吸着阻害ガスを用いたトレンチへの埋め込みにおいて、埋込性能の向上と生産性の向上の両立を図ることが可能な成膜方法を提供する。以下では、実施形態に係る成膜装置の構成の一例を説明した後、成膜装置を用いて実行可能な本実施形態に係る成膜方法について説明する。
【0021】
［成膜装置］
図２を参照し、実施形態の成膜装置１０の一例について説明する。成膜装置１０は、処理容器１、載置台２、シャワーヘッド３、排気部４、ガス供給部５、ＲＦ電力供給部８、制御部９等を有する。
図２を参照し、実施形態の成膜装置１０の一例について説明する。成膜装置１０は、処理容器１、載置台２、シャワーヘッド３、排気部４、ガス供給部５、ＲＦ電力供給部８、制御部９等を有する。
【0022】
処理容器１は、アルミニウム等の金属により構成され、略円筒状を有している。処理容器１は、基板の一例であるウエハＷを収容する。処理容器１の側壁には、ウエハＷを搬入又は搬出するための搬入出口１１が形成されている。搬入出口１１は、ゲートバルブ１２により開閉される。処理容器１の本体の上には、断面が矩形状をなす円環状の排気ダクト１３が設けられている。排気ダクト１３には、内周面に沿ってスリット１３ａが形成されている。排気ダクト１３の外壁には、排気口１３ｂが形成されている。排気ダクト１３の上面には、絶縁体部材１６を介して処理容器１の上部開口を塞ぐように天壁１４が設けられている。排気ダクト１３と絶縁体部材１６との間はシールリング１５で気密に封止されている。区画部材１７は、載置台２（及びカバー部材２２）が後述する処理位置へと上昇した際、処理容器１の内部を上下に区画する。
【0023】
載置台２は、処理容器１内でウエハＷを水平に支持する。載置台２の底面には、載置台２を支持する支持部材２３が設けられている。載置台２は、ウエハＷに対応した大きさの円板状に形成されており、支持部材２３に支持されている。載置台２は、ＡｌＮ等のセラミックス材料や、アルミニウムやニッケル合金等の金属材料で形成されており、内部にウエハＷを加熱するためのヒータ２１が埋め込まれている。ヒータ２１は、ヒータ電源（図示せず）から給電されて発熱する。そして、載置台２の上面の近傍に設けられた熱電対（図示せず）の温度信号によりヒータ２１の出力を制御することで、ウエハＷが所定の温度に制御される。載置台２には、上面の外周領域及び側面を覆うようにアルミナ等のセラミックスにより形成されたカバー部材２２が設けられている。
【0024】
支持部材２３は、載置台２の底面の中央から処理容器１の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器１の下方に延び、その下端が昇降機構２４に接続されている。昇降機構２４により載置台２が支持部材２３を介して、図１で示す処理位置と、その下方の二点鎖線で示すウエハＷの搬送が可能な搬送位置との間で昇降する。支持部材２３の処理容器１の下方には、鍔部２５が取り付けられている。処理容器１の底面と鍔部２５との間には、ベローズ２６が設けられている。ベローズ２６は、処理容器１内の雰囲気を外気と区画し、載置台２の昇降動作にともなって伸縮する。
【0025】
処理容器１の底面の近傍には、昇降板２７ａから上方に突出するように３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン２７が設けられている。ウエハ支持ピン２７は、処理容器１の下方に設けられた昇降機構２８により昇降板２７ａを介して昇降する。ウエハ支持ピン２７は、搬送位置にある載置台２に設けられた貫通孔２ａに挿通されて載置台２の上面に対して突没可能となっている。ウエハ支持ピン２７を昇降させることにより、搬送機構（図示せず）と載置台２との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
【0026】
シャワーヘッド３は、処理容器１内に処理ガスをシャワー状に供給する。シャワーヘッド３は、金属製であり、載置台２に対向するように設けられており、載置台２とほぼ同じ直径を有している。シャワーヘッド３は、本体部３１、シャワープレート３２等を含む。本体部３１は、処理容器１の天壁１４に固定されている。シャワープレート３２は、本体部３１の下に接続されている。本体部３１とシャワープレート３２との間には、ガス拡散空間３３が形成されている。ガス拡散空間３３には、処理容器１の天壁１４及び本体部３１の中央を貫通するようにガス導入孔３６が設けられている。シャワープレート３２の周縁部には下方に突出する環状突起部３４が形成されている。環状突起部３４の内側の平坦部には、ガス吐出孔３５が形成されている。載置台２が処理位置に存在した状態では、載置台２とシャワープレート３２との間に処理空間３８が形成され、カバー部材２２の上面と環状突起部３４とが近接して環状隙間３９が形成される。
【0027】
排気部４は、処理容器１の内部を排気する。排気部４は、排気配管４１、排気機構４２等を含む。排気配管４１は、排気口１３ｂに接続されている。排気機構４２は、排気配管４１に接続された真空ポンプ、圧力制御バルブ等を有する。処理に際しては、処理容器１内のガスがスリット１３ａを介して排気ダクト１３に至り、排気口１３ｂ、から排気配管４１を通って排気機構４２により排気される。
【0028】
ガス供給部５は、シャワーヘッド３に各種の処理ガスを供給する。ガス供給部５は、ガス源５１、ガスライン５２等を含む。ガス源５１は、各種の処理ガスの供給源、マスフローコントローラ、バルブ（いずれも図示せず）等を含む。各種の処理ガスは、後述の実施形態の成膜方法において用いられるガスを含む。各種の処理ガスは、吸着阻害ガス、シリコン含有ガス、窒素含有ガス、パージガス等を含む。各種の処理ガスは、ガス源５１からガスライン５２及びガス導入孔３６を介してガス拡散空間３３に導入される。
【0029】
吸着阻害ガスは、例えば塩素ガス（Ｃｌ２）、窒素ガス（Ｎ２）及び塩素ガスと窒素ガスの混合ガス（Ｃｌ２／Ｎ２）の少なくともいずれかを含む。シリコン含有ガスは、例えばジクロロシランガス（ＤＣＳ）を含む。窒素含有ガスは、例えばアンモニアガス（ＮＨ３）、アンモニアガス及びアルゴンガス（Ａｒ）の混合ガス（ＮＨ３／Ａｒ）の少なくともいずれかを含む。パージガスは、例えばアルゴンガスを含む。
【0030】
成膜装置１０は、容量結合プラズマ装置であって、載置台２が下部電極として機能し、シャワーヘッド３が上部電極として機能する。載置台２は、コンデンサ（図示せず）を介して接地されている。ただし、載置台２は、例えばコンデンサを介さずに接地されていてもよく、コンデンサとコイルを組み合わせた回路を介して接地されていてもよい。シャワーヘッド３は、ＲＦ電力供給部８に接続されている。
【0031】
ＲＦ電力供給部８は、高周波電力（以下「ＲＦ電力」ともいう。）をシャワーヘッド３に供給する。ＲＦ電力供給部８は、ＲＦ電源８１、整合器８２、給電ライン８３等を含む。ＲＦ電源８１は、ＲＦ電力を発生する電源である。ＲＦ電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。ＲＦ電力の周波数は、例えば低周波数帯の４５０ＫＨｚからマイクロ波帯の２．４５ＧＨｚの範囲内の周波数である。ＲＦ電源８１は、整合器８２及び給電ライン８３を介してシャワーヘッド３の本体部３１に接続されている。整合器８２は、ＲＦ電源８１の内部インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、ＲＦ電力供給部８は、上部電極となるシャワーヘッド３にＲＦ電力を供給するものとして説明したが、これに限られるものではない。下部電極となる載置台２にＲＦ電力を供給する構成であってもよい。
【0032】
制御部９は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、成膜装置１０の動作を制御する。制御部９は、成膜装置１０の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御部９が成膜装置１０の外部に設けられている場合、制御部９は有線、無線等の通信手段を介して成膜装置１０の動作を制御する。
【0033】
［成膜方法］
次に、図３及び図４を参照し、実施形態の成膜方法の一例について、前述の成膜装置１０を用いて行う場合を説明する。まず、制御部９は、処理容器１内に、表面にトレンチが形成されたウエハＷを搬入し、載置台２上に載置することでウエハＷを準備する（工程Ｓ０）。制御部９は、昇降機構２４を制御して載置台２を搬送位置に下降させた状態で、ゲートバルブ１２を開く。続いて、搬送アーム（図示せず）により、搬入出口１１を介して処理容器１内にウエハＷを搬入し、ヒータ２１により所定の温度（例えば６００℃以下）に加熱された載置台２上に載置する。続いて、制御部９は、昇降機構２４を制御して載置台２を処理位置まで上昇させ、排気機構４２により処理容器１内を所定の真空度まで減圧する。
次に、図３及び図４を参照し、実施形態の成膜方法の一例について、前述の成膜装置１０を用いて行う場合を説明する。まず、制御部９は、処理容器１内に、表面にトレンチが形成されたウエハＷを搬入し、載置台２上に載置することでウエハＷを準備する（工程Ｓ０）。制御部９は、昇降機構２４を制御して載置台２を搬送位置に下降させた状態で、ゲートバルブ１２を開く。続いて、搬送アーム（図示せず）により、搬入出口１１を介して処理容器１内にウエハＷを搬入し、ヒータ２１により所定の温度（例えば６００℃以下）に加熱された載置台２上に載置する。続いて、制御部９は、昇降機構２４を制御して載置台２を処理位置まで上昇させ、排気機構４２により処理容器１内を所定の真空度まで減圧する。
【0034】
（吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１）
続いて、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１を行う。吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１では、ウエハＷを吸着阻害ガスから生成したプラズマに晒して、トレンチ内の上部及びウエハＷの表面に吸着阻害領域を形成する。吸着阻害領域は、シリコン含有ガスの吸着を阻害する領域である。吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１は、例えば図４に示すように、ステップＳ１１及びステップＳ１２を含む。
続いて、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１を行う。吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１では、ウエハＷを吸着阻害ガスから生成したプラズマに晒して、トレンチ内の上部及びウエハＷの表面に吸着阻害領域を形成する。吸着阻害領域は、シリコン含有ガスの吸着を阻害する領域である。吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１は、例えば図４に示すように、ステップＳ１１及びステップＳ１２を含む。
【0035】
ステップＳ１１では、ウエハＷを吸着阻害ガスから生成したプラズマに晒してトレンチ内の上部及びウエハＷの表面を主として吸着阻害領域を形成する。本実施形態において、制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内にＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２を供給した後、ＲＦ電力供給部８によりシャワーヘッド３にＲＦ電力を供給する。これにより、処理容器１内においてＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２からプラズマが生成され、ウエハＷの表面に形成されたトレンチ内に塩素ラジカル、塩素イオン、窒素ラジカル、窒素イオン等の活性種（反応種）が供給される。活性種は、表面上に物理吸着又は化学吸着する。吸着した活性種は、後述するシリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３において、シリコン含有ガス（例えば、ＤＣＳ）の吸着を阻害する機能を有するため、活性種が吸着した領域はシリコン含有ガスに対して吸着阻害領域となる。ここで、活性種は、ウエハＷの表面やトレンチ内の上部には容易に到達するが、トレンチ内の奥、つまり底部付近の下部にはあまり多くは到達しない。トレンチのアスペクト比は高いので、多くの活性種は、トレンチ内の奥に到達する前に吸着もしくは失活する。よって、ウエハＷの表面及びトレンチ内の上部には高密度で活性種が吸着するが、トレンチ内の下部には未吸着部分が多く残存し、吸着活性種の密度は低くなる。
【0036】
ステップＳ１２では、制御部９は、ステップＳ１１を行った回数が設定回数に到達したか否かを判定する。設定回数は、１回以上であってよい。ステップＳ１２において、ステップＳ１１を行った回数が設定回数に到達したと判定された場合、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１を終了する。一方、ステップＳ１２において、ステップＳ１１を行った回数が設定回数に到達していないと判定された場合、ステップＳ１１に戻る。なお、ステップＳ１１とステップＳ１２との間に、ステップＳ１１後に処理容器１内に残存するガスを除去するパージステップを行ってもよい。
【0037】
係る吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１では、ウエハＷをＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２から生成したプラズマに晒すこと（ステップＳ１１）を設定回数だけ繰り返すことで、トレンチ内の上部及びウエハＷの表面に吸着阻害領域を形成する。このとき、繰り返されるステップＳ１１の各々において、吸着阻害ガスの種類は同じであってもよく、異なっていてもよい。
【0038】
例えば、設定回数が２回の場合、１回目にＣｌ２を選択し、２回目にＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２を選択してもよい。この場合、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１は、ウエハＷをＣｌ２から生成したプラズマに晒し、次いで、ウエハＷをＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２から生成したプラズマに晒すことを含む。また、例えば、１回目にＮ２を選択し、２回目にＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２を選択してもよい。この場合、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１は、ウエハＷをＮ２から生成したプラズマに晒し、次いで、ウエハＷをＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２から生成したプラズマに晒すことを含む。また、例えば、１回目にＣｌ２／Ｎ２を選択し、２回目にＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２を選択してもよい。この場合、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１は、ウエハＷをＣｌ２／Ｎ２から生成したプラズマに晒し、次いで、ウエハＷをＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２から生成したプラズマに晒すことを含む。また、例えば、１回目と２回目でＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２の流量、流量比、プラズマ照射時間、圧力及びＲＦ電力の１つ以上を変更してもよい。
【0039】
なお、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１では、プラズマを用いると反応性が高くなり、Ｃｌ２等のガスが吸着しやすくなるため、ウエハＷをＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２から生成したプラズマに晒した。ただし、プラズマを用いなくても吸着阻害ガスの吸着は起こる。よって、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１では、プラズマを用いずにウエハＷをＣｌ２、Ｎ２又はＣｌ２／Ｎ２の吸着阻害ガスに晒して吸着阻害領域を形成してもよい。この場合、ＲＦ電力供給部８からシャワーヘッド３にＲＦ電力は供給しない。
【0040】
（パージ工程Ｓ２）
続いて、パージ工程Ｓ２を行う。パージ工程Ｓ２では、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１後に処理容器１内に残存するガスを除去する。本実施形態において、制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内に不活性ガス（例えば、アルゴンガス）を供給すると共に、排気部４により処理容器１内を排気する。これにより、処理容器１内に残存する吸着阻害ガスが不活性ガスと共に排出される。なお、パージ工程Ｓ２は省略してもよい。
続いて、パージ工程Ｓ２を行う。パージ工程Ｓ２では、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１後に処理容器１内に残存するガスを除去する。本実施形態において、制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内に不活性ガス（例えば、アルゴンガス）を供給すると共に、排気部４により処理容器１内を排気する。これにより、処理容器１内に残存する吸着阻害ガスが不活性ガスと共に排出される。なお、パージ工程Ｓ２は省略してもよい。
【0041】
（シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３）
続いて、シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３を行う。シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３では、ウエハＷに、シリコン含有ガスを供給することにより、吸着阻害領域を除く領域にシリコン含有ガスを吸着させてシリコン（Ｓｉ）含有層を形成する。本実施形態において、制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内にシリコン含有ガス（例えばＤＣＳ）を供給する。シリコン含有ガスは、吸着阻害機能を有する塩素及び／又は窒素が存在する領域にはあまり吸着せず、塩素及び／又は窒素の存在しない領域に多く吸着する。よって、トレンチ内の底部付近にシリコン含有ガスが多く吸着し、ウエハＷの表面及びトレンチ内の上部に吸着するシリコン含有ガスの吸着量は、底部付近に吸着するシリコン含有ガスの吸着量と比較して相対的に少ない。つまり、トレンチ内の底部付近にシリコン含有ガスが高密度で吸着し、トレンチ内の上部及びウエハＷの表面上にはシリコン含有ガスが低密度で吸着する。
続いて、シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３を行う。シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３では、ウエハＷに、シリコン含有ガスを供給することにより、吸着阻害領域を除く領域にシリコン含有ガスを吸着させてシリコン（Ｓｉ）含有層を形成する。本実施形態において、制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内にシリコン含有ガス（例えばＤＣＳ）を供給する。シリコン含有ガスは、吸着阻害機能を有する塩素及び／又は窒素が存在する領域にはあまり吸着せず、塩素及び／又は窒素の存在しない領域に多く吸着する。よって、トレンチ内の底部付近にシリコン含有ガスが多く吸着し、ウエハＷの表面及びトレンチ内の上部に吸着するシリコン含有ガスの吸着量は、底部付近に吸着するシリコン含有ガスの吸着量と比較して相対的に少ない。つまり、トレンチ内の底部付近にシリコン含有ガスが高密度で吸着し、トレンチ内の上部及びウエハＷの表面上にはシリコン含有ガスが低密度で吸着する。
【0042】
本開示では、シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３において、供給するシリコン含有ガスのドーズ量を、吸着阻害領域を形成していないウエハＷに対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御する。ウエハＷへのシリコン含有ガスの吸着量が飽和する吸着飽和量とは、シリコン含有ガスのプリカーサが凹部を含むウエハＷの表面の吸着サイトに吸着可能なシリコン含有ガスの最大値をいう。
【0043】
図５は、シリコン含有ガスの吸着飽和曲線Ｃの一例を説明するための図である。図５の横軸は、シリコン含有ガスのドーズ量を示し、縦軸はＧＰＣ、すなわち、１サイクル当たりの成膜量（Å／ｃｙｃｌｅ）を示す。ＧＰＣはＣ、膜の成膜速度の指標となる。
【0044】
図５の例では、Ａ期間ではドーズ量が増加するにつれてＧＰＣが上昇し、成膜速度が上がる。ドーズ量がある量ＤＡを超えると、ＧＰＣはほぼ一定になる。このとき、ウエハＷの表面には、飽和量（吸着飽和量）のプリカーサが吸着した状態になっていると考えられる。よって、ドーズ量がある量ＤＡを超えたＢ期間では、ドーズ量を増加させてもＧＰＣは増加しない。このため、ドーズ量がＤＡ以上の領域では、ドーズ量をＤＢ、ＤＣと増加させてもＧＰＣはほとんど変化しない。このとき、シリコン含有ガスのドーズ量は、ＤＡ＜ＤＢ＜ＤＣの関係が成り立つ。
【0045】
つまり、吸着阻害領域を形成していないウエハＷにシリコン含有ガスを供給した場合、吸着飽和曲線Ｃは、ウエハＷに吸着飽和量のシリコン含有ガス（吸着飽和量のプリカーサ）が吸着してしまうと、それ以上、シリコン含有ガスを供給しても、膜厚分布を大きく変化させることはできないことを示す。なお、吸着飽和曲線はシリコン含有ガスの種類によって異なる曲線を描くが、いずれもドーズ量が増加する期間の後、ドーズ量がある量を超えた期間ではドーズ量を増加させてもＧＰＣがほとんど増加しない曲線となる。わずかに上昇を続けるものもあるが、その場合は膜全体の平均ＧＰＣのドーズ量（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）依存性の曲線において、変曲点（ＧＰＣをＬａｎｇｍｕｉｒで２階微分した関数の値が０になるドーズ量）の２倍のドーズ量を飽和吸着量と決める。シリコン含有ガスの種類に応じた吸着飽和曲線が、シリコン含有ガスの種類毎に設定され、制御部９のＲＡＭ等の記憶部に予め記憶されている。
【0046】
シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３では、供給するシリコン含有ガスのドーズ量を、吸着阻害領域を形成していないウエハＷに対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御する。
【0047】
例えば、供給するシリコン含有ガスの種類に応じた吸着飽和曲線を記憶部に記憶された吸着飽和曲線から選択する。そして、シリコン含有ガスのドーズ量を、吸着阻害領域を形成していないウエハＷに対して吸着させたシリコン含有ガスのガス種毎に予め記憶部に記憶された吸着飽和曲線のうち、選択した吸着飽和曲線に基づき、吸着させるシリコン含有ガス毎に制御してもよい。
【0048】
（パージ工程Ｓ４）
図３のステップＳ４に戻り、続いて、パージ工程Ｓ４を行う。パージ工程Ｓ４では、シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３後に処理容器１内に残存するシリコン含有ガスを除去する。本実施形態において、制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内に不活性ガス（例えば、アルゴンガス）を供給すると共に、排気部４により処理容器１内を排気する。これにより、処理容器１内に残存するシリコン含有ガスが不活性ガスと共に排出される。なお、パージ工程Ｓ４は省略してもよい。
図３のステップＳ４に戻り、続いて、パージ工程Ｓ４を行う。パージ工程Ｓ４では、シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３後に処理容器１内に残存するシリコン含有ガスを除去する。本実施形態において、制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内に不活性ガス（例えば、アルゴンガス）を供給すると共に、排気部４により処理容器１内を排気する。これにより、処理容器１内に残存するシリコン含有ガスが不活性ガスと共に排出される。なお、パージ工程Ｓ４は省略してもよい。
【0049】
（窒化工程Ｓ５）
続いて、窒化工程Ｓ５を行う。窒化工程Ｓ５では、ウエハＷを、窒素含有ガスから生成したプラズマに晒してウエハＷの表面及びトレンチ内に形成されたシリコン含有層と反応させてシリコン窒化膜を形成する。制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内に窒素含有ガスとして例えばアンモニアガスを供給した後、ＲＦ電力供給部８によりシャワーヘッド３にＲＦ電力を供給する。処理容器１内では、アンモニアガスからプラズマが生成され、ウエハＷの表面及びトレンチ内に窒化のための活性種が供給される。活性種は、トレンチ内に形成されたシリコン含有層と反応し、シリコン窒化膜の分子層が反応生成物として形成される。ここで、シリコン含有層は、トレンチ内の底部付近に多く形成されているので、トレンチ内の底部付近に多くのシリコン窒化膜が形成される。
続いて、窒化工程Ｓ５を行う。窒化工程Ｓ５では、ウエハＷを、窒素含有ガスから生成したプラズマに晒してウエハＷの表面及びトレンチ内に形成されたシリコン含有層と反応させてシリコン窒化膜を形成する。制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内に窒素含有ガスとして例えばアンモニアガスを供給した後、ＲＦ電力供給部８によりシャワーヘッド３にＲＦ電力を供給する。処理容器１内では、アンモニアガスからプラズマが生成され、ウエハＷの表面及びトレンチ内に窒化のための活性種が供給される。活性種は、トレンチ内に形成されたシリコン含有層と反応し、シリコン窒化膜の分子層が反応生成物として形成される。ここで、シリコン含有層は、トレンチ内の底部付近に多く形成されているので、トレンチ内の底部付近に多くのシリコン窒化膜が形成される。
【0050】
なお、窒化工程Ｓ５では、プラズマを用いると反応性が高くなり、窒素含有ガスが吸着しやすくなるため、ウエハＷを窒素含有ガスから生成したプラズマに晒して吸着したシリコン含有ガスと反応させてシリコン窒化膜を形成した。ただし、プラズマを用いなくてもガスの吸着は起こる。よって、窒化工程Ｓ５では、プラズマを用いずにウエハＷを窒素含有ガスに晒してシリコン含有層を窒化してもよい。この場合、ＲＦ電力供給部８からシャワーヘッド３にＲＦ電力は供給しない。
【0051】
（パージ工程Ｓ６）
続いて、パージ工程Ｓ６を行う。パージ工程Ｓ６では、窒化工程Ｓ５後に処理容器１内に残存する窒素含有ガスを除去する。本実施形態において、制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内に不活性ガス（例えば、アルゴンガス）を供給すると共に、排気部４により処理容器１内を排気する。これにより、処理容器１内に残存する窒素含有ガスが不活性ガスと共に排出される。なお、パージ工程Ｓ６は省略してもよい。
続いて、パージ工程Ｓ６を行う。パージ工程Ｓ６では、窒化工程Ｓ５後に処理容器１内に残存する窒素含有ガスを除去する。本実施形態において、制御部９は、ガス供給部５からシャワーヘッド３を介して処理容器１内に不活性ガス（例えば、アルゴンガス）を供給すると共に、排気部４により処理容器１内を排気する。これにより、処理容器１内に残存する窒素含有ガスが不活性ガスと共に排出される。なお、パージ工程Ｓ６は省略してもよい。
【0052】
（判定工程Ｓ７）
続いて、判定工程Ｓ７では、制御部９は、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１からパージ工程Ｓ６までの繰り返し回数が設定回数に到達したか否かを判定する。設定回数は、例えば形成したいシリコン窒化膜の形状に応じて定められる。判定工程Ｓ７において、繰り返し回数が設定回数に到達したと判定された場合、処理を終了する。一方、判定工程Ｓ７において、該繰り返し回数が設定回数に到達していないと判定された場合、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１に戻る。
続いて、判定工程Ｓ７では、制御部９は、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１からパージ工程Ｓ６までの繰り返し回数が設定回数に到達したか否かを判定する。設定回数は、例えば形成したいシリコン窒化膜の形状に応じて定められる。判定工程Ｓ７において、繰り返し回数が設定回数に到達したと判定された場合、処理を終了する。一方、判定工程Ｓ７において、該繰り返し回数が設定回数に到達していないと判定された場合、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１に戻る。
【0053】
以上に説明したように、実施形態の成膜方法によれば、吸着阻害領域を形成する工程Ｓ１からパージ工程Ｓ６までが繰り返され、トレンチの開口部が塞がれない状態で、底面側からシリコン窒化膜が堆積する。そして、Ｖ字の断面を形成しつつ、開口部を塞がないボトムアップ性が高いシリコン窒化膜の成膜を行うことができる。その結果、ボイドを発生させることなく、トレンチ内に高品質なシリコン窒化膜を埋め込むことができる。
【0054】
また、実施形態の成膜方法によれば、シリコン含有ガスを吸着させる工程Ｓ３においてシリコン含有ガスのドーズ量を、吸着阻害領域を形成していないウエハＷに対して吸着するシリコン含有ガスの吸着飽和量以上に制御する。これにより、後述するようにＧＰＣを増加させることができ、生産性の向上を図ることができる。この結果、埋込性能の向上と生産性の向上の両立を図ることができる。
【0055】
なお、パージ工程Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６を省略し、吸着阻害領域を形成する工程と、シリコン含有ガスを吸着させる工程と、シリコン窒化膜を形成する工程と、を含むサイクルを設定回数だけ繰り返すようにしてもよい。
【0056】
また、シリコン含有ガスを吸着させる工程は、シリコン含有ガスのドーズ量を前記サイクルの回数に応じて変化させてもよい。例えば、サイクルの回数が多くなるほどシリコン含有ガスのドーズ量を増加させてもよい。また、例えば、サイクルの回数が多くなるほどシリコン含有ガスのドーズ量を減少させてもよい。図６は、ウエハのパターン形状の違いによるシリコン含有ガスのドーズ量とＧＰＣの関係を示す図である。Ｗａはパターンが形成されていないフラットなウエハであり、Ｗｂはアスペクト比が小さいパターンを有するウエハであり、Ｗｃはアスペクト比が大きいパターンを有するウエハである。図６において、ウエハのパターン形状に応じてＧＰＣとシリコン含有ガスのドーズ量が変化している。したがって、サイクル数に応じてシリコン含有ガスのドーズ量を変化させる。例えば、図７の３つのグラフの（ａ）のようにサイクル中に一定のドーズ量を供給するのではなく、（ｂ）のように成膜初期iniから成膜終了finまでのシリコン含有ガスのドーズ量を、サイクルの回数に応じて徐々に減少させていく。これにより、成膜が進むにつれてウエハＷの表面積が減少し、マイクロローディング効果により飽和吸着に必要なドーズ量が変化してもＧＰＣを向上することができる。また、これにより、生産性を向上させ、シリコン含有ガスの消費量を抑制するといった効果も期待できる。
【0057】
以上に説明したように、本実施形態の成膜方法及び成膜装置によれば、吸着阻害を用いた凹部への埋め込みにおいて、埋込性能の向上と生産性の向上の両立を図ることができる。
【0058】
［実験結果例］
図８は、吸着阻害領域を形成していないウエハＷにシリコン含有ガスを供給した場合のトレンチの各深さに対するＧＰＣの実験結果を示す。図８のＤ１、Ｄ２は、シリコン含有ガスのドーズ量（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）をＤ１及びＤ２（Ｄ１＜Ｄ２）に制御したときのトレンチの深さに応じたＧＰＣの変化を示す。
図８は、吸着阻害領域を形成していないウエハＷにシリコン含有ガスを供給した場合のトレンチの各深さに対するＧＰＣの実験結果を示す。図８のＤ１、Ｄ２は、シリコン含有ガスのドーズ量（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）をＤ１及びＤ２（Ｄ１＜Ｄ２）に制御したときのトレンチの深さに応じたＧＰＣの変化を示す。
【0059】
図８において、位置Ｚ１～Ｚ６のうち、位置Ｚ１が最も浅い位置、すなわちトレンチ内の上部の位置であり、位置Ｚ６が最も深い位置、すなわちトレンチ内の下部の位置である。図８に示すように、ＧＰＣは、ドーズ量Ｄ１、Ｄ２の差異に寄らず、位置Ｚ１～Ｚ６のそれぞれの深さにおいていずれの位置でもほぼ同一であった。つまり、図８に示すように、ドーズ量をＤ１からＤ２に増加させてもＧＰＣは増えていない。このことから、少なくともドーズ量がＤ１又はそれ以下の値で飽和吸着していることが分かった。以下では、吸着阻害領域を形成していないウエハＷにシリコン含有ガスを供給した場合、飽和吸着に必要なドーズ量の最小値をＤ１とする。
【0060】
次に、吸着阻害領域を形成しているウエハＷにシリコン含有ガスを供給した場合のトレンチの各深さに対するＧＰＣの実験結果を示す。図９は、吸着阻害領域を形成しているウエハＷにシリコン含有ガスを供給した場合のトレンチの各深さに対するＧＰＣの実験結果を示す。シリコン含有ガスのドーズ量（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）をＤ１、Ｄ２及びＤ３（Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２）に制御したときのトレンチの深さに応じたＧＰＣの変化を示す。
【0061】
図９において、吸着阻害領域を形成しているウエハＷにシリコン含有ガスを供給した場合、プリカーサのドーズ量が吸着阻害領域を形成していない場合の飽和吸着に必要なプリカーサのドーズ量Ｄ１以上のドーズ量Ｄ３にシリコン含有ガスのドーズ量を制御したことで、トレンチの各深さに対するＧＰＣが増大した。また、ドーズ量Ｄ３よりも多いドーズ量Ｄ２にシリコン含有ガスのドーズ量を制御したとき更にトレンチの各深さに対するＧＰＣが増大した。これは、トレンチ内表面に存在するＮＨ基などの吸着領域（Ｓｉが吸着できる領域）が、吸着阻害領域を形成するときに供給される吸着阻害ガスの影響で吸着しづらくなり、Ｓｉ含有ガスが供給されたときに、元々の供給量では飽和せず、より多くの供給量が必要となったためと考えられる。
【0062】
以上のことから、発明者は、吸着阻害領域を形成していない場合と形成している場合とでは、ドーズ量に対するＧＰＣの依存性が変化すること見出した。このため、本実施形態に係る成膜方法では、吸着阻害工程の後にウエハＷにシリコン含有ガスを供給する工程において、シリコン含有ガスのドーズ量を、吸着阻害領域を形成していないウエハＷにシリコン含有ガスを供給してウエハＷにシリコン含有ガスを吸着させるときのシリコン含有ガスの吸着飽和量以上にする。これにより、ＧＰＣを増大させ、生産性を向上させることができる。
【0063】
図１０は、図９に示すドーズ量Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のすべてにおいて位置Ｚ６において正規化したＧＰＣを示す図である。これによれば、吸着阻害工程後のシリコン含有ガスの供給工程にて、吸着阻害領域を形成していないウエハＷに対してシリコン含有ガスを供給してウエハＷにシリコン含有ガスを吸着させるときのシリコン含有ガスの吸着飽和量の最小値のドーズ量Ｄ１以上のドーズ量に設定する。
【0064】
これにより、ＧＰＣが増加し、生産性の向上を図ることができる。また、埋込形状も改善する効果が得られる。つまり、図１０によれば、トレンチ内の上部（トレンチの深さが浅い位置）におけるＧＰＣがトレンチ内の底部（トレンチの深さが深い位置）におけるＧＰＣよりも小さくなる。この結果から、ドーズ量をＤ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれに制御した場合にも、トレンチ内に埋め込まれるシリコン窒化膜の断面をＶ字に制御でき、埋込性能を高め、ボイドをなくすことができた。すなわち、ボトムアップ性が高いシリコン窒化膜を成膜できる。ただし、トレンチ内の上部と底部のＧＰＣの差は、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のうち、ドーズ量をＤ２と最も多くした場合に最も多くなり、最も埋込形状が改善された。
【0065】
今回開示された実施形態に係る成膜方法及び成膜装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【0066】
上記の実施形態では、吸着阻害ガスが塩素ガス（Ｃｌ２）、窒素ガス（Ｎ２）又は塩素ガスと窒素ガスの混合ガス（Ｃｌ２／Ｎ２）である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。
【0067】
吸着阻害ガスは、ハロゲンガス及び非ハロゲンガスを含む。ハロゲンガスとしては、例えばフッ素ガス（Ｆ２）、塩素ガス（Ｃｌ２）、フッ化水素ガス（ＨＦ）が挙げられる。非ハロゲンガスとしては、例えば窒素ガス（Ｎ２）、シランカップリング剤が挙げられる。シリコン含有ガスとしては、例えば塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン及び珪素（Ｓｉ）を含むガスが挙げられる。
【0068】
例えば、吸着阻害領域を形成する工程はハロゲンガスから生成したプラズマに晒すこと、非ハロゲンガスから生成したプラズマに晒すこと、ハロゲンガスに晒すこと、非ハロゲンガスに晒すことの少なくともいずれかを含む。吸着阻害ガスとしては、ハロゲンガスとしては、フッ素ガス（Ｆ２）、塩素ガス（Ｃｌ２）、フッ化水素ガス（ＨＦ）等が挙げられる。非ハロゲンガスとしては、窒素ガス（Ｎ２）、シランカップリング剤等が挙げられる。
【0069】
吸着阻害領域を形成する工程は、ハロゲンガス又はハロゲンガスから生成したプラズマに晒し、次いで、非ハロゲンガス又は非ハロゲンガスから生成したプラズマに晒すことを含む。
【0070】
吸着阻害領域を形成する工程は、非ハロゲンガス又は非ハロゲンガスから生成したプラズマに晒し、次いで、ハロゲンガス又はハロゲンガスから生成したプラズマに晒すことを含む。
【0071】
吸着阻害領域を形成する工程は、ハロゲンガス又はハロゲンガスから生成したプラズマに晒すこと、非ハロゲンガス又は非ハロゲンガスから生成したプラズマに晒すことを少なくとも１回以上繰り返すことを含む。
【0072】
吸着阻害領域を形成する工程は、ハロゲンガスと非ハロゲンガスの混合ガスに晒すこと、ハロゲンガスと非ハロゲンガスの混合ガスから生成したプラズマに晒すこと、ハロゲンガス又は非ハロゲンガスに晒すこと、ハロゲンガス又は非ハロゲンガスから生成したプラズマに晒すことを含む。ハロゲンガスは塩素ガスであり、非ハロゲンガスは窒素ガスであることを含む。
【0073】
シリコン含有ガスは、ジクロロシランガス（ＤＣＳ）に限定されない。例えば、シリコン含有ガスとしては、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）等のハロゲン及び珪素（Ｓｉ）を含むガスが挙げられる。
【0074】
窒素含有ガスは、アンモニアガス（ＮＨ３）に限定されない。例えば、窒素含有ガスとしては、アンモニアガス（ＮＨ３）、ヒドラジンガス（Ｎ２Ｈ２）、窒素ガス（Ｎ２）等が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。また、例えば、窒素含有ガスには、水素ガス（Ｈ２）が含まれていてもよい。
【0075】
上記の実施形態では、パージ工程Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６で用いられるパージガスがアルゴンガス（Ａｒ）である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、パージガスとしては、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ２）等が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。また、パージガスを使用せず、真空状態で排気を行ってもよい。
【0076】
上記の実施形態では、成膜装置が容量結合プラズマ装置である場合を説明してきたが、本開示はこれに限定されない。例えば、誘導結合型プラズマ、表面波プラズマ（マイクロ波プラズマ）、マグネトロンプラズマ、リモートプラズマ等をプラズマ源とするプラズマ装置であってもよい。
【0077】
上記の実施形態では、成膜装置がウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の装置である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、成膜装置は複数のウエハに対して一度に処理を行うバッチ式の装置であってもよい。また、例えば成膜装置は処理容器内の回転テーブルの上に配置した複数のウエハを回転テーブルにより公転させ、第１のガスが供給される領域と第２のガスが供給される領域とを順番に通過させてウエハに対して処理を行うセミバッチ式の装置であってもよい。また、例えば成膜装置は１つの処理容器内に複数の載置台を備えた複数枚葉成膜装置であってもよい。
【符号の説明】
【0078】
１ 処理容器
２ 載置台
３ シャワーヘッド
４ 排気部
５ ガス供給部
８ ＲＦ電力供給部
９ 制御部
１０ 成膜装置
２ 載置台
３ シャワーヘッド
４ 排気部
５ ガス供給部
８ ＲＦ電力供給部
９ 制御部
１０ 成膜装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】