JP5208756B2 - Ti系膜の成膜方法および記憶媒体 - Google Patents
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Description
また、プリコート処理の際に成膜ガスに含まれるTiがチャンバやシャワーヘッドに含まれるNiと反応してNiTiを形成し、これがプリコート膜中に取り込まれ、その後、成膜プロセス中に溶け出してウエハ表面が汚染されてしまう可能性がある。
また、そのような方法を実行するためのプログラムが記憶された記憶媒体を提供することにある。
図1は本発明の一実施形態に係るTi膜の成膜方法の実施に用いるTi膜成膜装置の一例を示す概略断面図である。このTi膜成膜装置100は平行平板電極に高周波電界を形成することによりプラズマを形成しつつCVD成膜を行うプラズマCVD成膜装置として構成される。
本実施形態においては、図2に示すように、クリーニング工程(工程1)、プリコート工程(工程2)、成膜工程(工程3)、窒化工程(工程4)が順次、複数のウエハについて繰り返し行われる。なお、クリーニング工程およびプリコート工程は所定枚数のウエハ毎に行ってもよい。
この工程においては、従前のTi膜成膜の後、チャンバ1内にウエハが存在しない状態で、チャンバ1内にClF3ガスを導入し、ドライクリーニングを行う。ドライクリーニングはヒーター5によりサセプタ2を加熱しながら行うが、その際の温度は170〜250℃とすることが好ましい。このように比較的低い温度でクリーニングを行うことにより、ClF3ガスとサセプタ2を構成するAlNとの反応が抑制され、サセプタ2に形成されるAlF系物質AlFxの量を少なくすることができる。なお、クリーニング工程においては、ClF3の他、NF3、F2等の他のフッ素系ガスを用いることができる。
クリーニング工程においてはClF3ガスが供給されるため、これがサセプタ2の表面でその構成材料であるAlNと反応して図3に示すように、AlF系物質であるAlFxが生成されサセプタ2に付着してAlFx膜60が形成される。従来では、その後に、サセプタ2を成膜工程と同じ温度まで昇温してプリコートを実施するため、昇温過程でAlFx膜60からAlFxが昇華し、図4に示すようにシャワーヘッド10の表面に付着してAlFx膜61が形成される。そして、この状態で、プリコート工程を実施すると、図5に示すように、AlFx膜60の上面およびAlFx膜61の下面にプリコート膜62が形成されることとなる。このAlFxは密着性が弱く剥がれやすいため、成膜工程においてシャワーヘッド10のAlFx膜61の部分からプリコート膜62が剥がれ、パーティクルの原因となるという問題が生じていた。
なお、サセプタ2はシャワーヘッド10とは異なり、セラミックスで形成されているため、AlFxの保持力が、表面が研磨された金属からなるシャワーヘッド10よりも高く、しかもプリコート膜が上面に形成されるため、プリコート膜が剥がれ落ちる問題は生じない。
(1)Ti膜形成
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:100〜1500(800)W
ii)TiCl4ガス流量:1〜18(6.7)mL/min(sccm)
iii)Arガス流量:100〜2000(1600)mL/min(sccm)
iv)H2ガス流量:250〜5000(4000)mL/min(sccm)
v)チャンバ内圧力:440〜1200(667)Pa(3〜9Torr)
(2)窒化処理
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:500〜1500(800)W
ii)NH3ガス流量:100〜2000(500)mL/min(sccm)
iii)Arガス流量:100〜2000(1600)mL/min(sccm)
iv)H2ガス流量:250〜5000(4000)mL/min(sccm)
v)チャンバ内圧力:440〜1200(667)Pa(3〜9Torr)
なお、この窒化処理は必須ではないが、Ti膜(プリコート膜)の酸化防止等の観点から実施することが好ましい。
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:100〜1500(800)W
ii)ヒーター5によるサセプタ2の温度:500〜700℃
iii)ヒーター45によるシャワーヘッド10の温度:300〜500℃
iv)TiCl4ガス流量:1〜18(12)mL/min(sccm)
v)Arガス流量:100〜2000(1600)mL/min(sccm)
vi)H2ガス流量:250〜5000(4000)mL/min(sccm)
vii)チャンバ内圧力:440〜1200(667)Pa(3〜9Torr)
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:100〜1500(800)W
ii)ヒーター5によるサセプタ2の温度:500〜700℃
iii)ヒーター45によるシャワーヘッド10の温度:300〜500℃
iv)NH3ガス流量:100〜2000(1500)mL/min(sccm)
v)Arガス流量:100〜2000(1600)mL/min(sccm)
vi)H2ガス流量:250〜5000(2000)mL/min(sccm)
vii)チャンバ内圧力:440〜1200(667)Pa(3〜9Torr)
なお、この工程は必須ではないが、Ti膜の酸化防止等の観点から実施することが好ましい。
<実験1>
ここでは、図7,8に例示するような本発明と従来の温度プロファイルでTi膜を成膜した際にウエハに発生した金属原子を測定した。その結果を表1に示す。
ここでは、サセプタ2の温度とAlFxの昇華量との関係を調べるために、サセプタ2にAlFxを形成させた際におけるウエハWへのAlFxの付着量について以下の手順で実験した。
まず、チャンバ1内にウエハWが存在しない状態で、ヒーター5によりサセプタ2の温度を200℃にして40分間クリーニングを行い、サセプタ2上にAlFxを形成させた。その後に、サンプリング用のウエハWを搬入出口42から成膜の対象となる面をサセプタ2側に向けた裏面搬送し、図9に示すように、上昇させたウエハ支持ピン39にウエハWを保持させた。この状態のまま、30分間ヒーター5によりサセプタ2を測定したい適宜の温度にそれぞれ昇温して、サセプタ2から昇華したAlFxをウエハWに付着させた。ウエハWをチャンバ1から搬出した後に、ウエハW上のAlFxの数をパーティクルカウンターを用いてそれぞれ測定した。その測定結果より得られた、サセプタ温度とウエハに付着したAlFxの個数の関係を図10に示す。
Claims (16)
- 被処理体を収容するチャンバと、前記チャンバ内にTiを含む処理ガスを吐出させるガス吐出部材と、前記チャンバ内で被処理体を載置する、少なくとも表面がAl含有材料からなる載置台と、前記載置台を加熱する加熱手段とを有する装置を用いて被処理体の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法であって、
前記載置台に被処理体が存在しない状態で前記チャンバ内にフッ素を含有するクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることと、
前記載置台の上に被処理体が存在しない状態で前記載置台を前記加熱手段により加熱するとともに前記ガス吐出部材から前記処理ガスを前記チャンバ内に吐出させて、少なくとも前記ガス吐出部材の表面にプリコート膜を形成することと、
その後、前記載置台を前記加熱手段により加熱した状態でその上に被処理体を載置し、前記チャンバ内に前記処理ガスを供給することにより被処理体に対してTi系膜を成膜することと
を含み、前記プリコート膜を形成する際には、前記載置台の温度を、前記Ti系膜を成膜する際の温度よりも低くする、Ti系膜の成膜方法。 - 前記載置台はAlNからなる、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記ガス吐出部材は少なくとも表面がNi含有材料からなる、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記プリコート膜を形成する際に、前記載置台の温度を500℃以下にする、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記プリコート膜を形成する際に、前記ガス吐出部材の温度を300〜480℃にする、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記クリーニングする際に、前記載置台の温度を170〜250℃にする、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記プリコート膜を形成する際、および前記Ti系膜を成膜する際には、Ti含有原料ガスと還元ガスとによりTi系膜を成膜する、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記プリコート膜を形成する際には、Ti含有原料ガスと還元ガスとを交互的に供給する、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記プリコート膜を形成することは、プリコート膜の窒化処理を含む、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記Ti系膜はTi膜である、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記処理ガスは、TiCl4ガスとH2ガスを含む、請求項10に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記Ti系膜の成膜が終了した後に、Ti膜に窒化処理を施す、請求項10に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記クリーニングを終了してから前記載置台の温度を前記プリコート膜を形成する際の温度に昇温するまでの時間を60分以下とする、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記クリーニングガスは、ClF3ガスである、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- 前記ガス吐出部材は、前記載置台と対向して設けられ、多数のガス吐出孔が形成されたシャワーヘッドである、請求項1に記載のTi系膜の成膜方法。
- コンピュータ上で動作し、被処理体を収容するチャンバと、前記チャンバ内にTiを含む処理ガスを吐出させるガス吐出部材と、前記チャンバ内で被処理体を載置する、少なくとも表面がAl含有材料からなる載置台と、前記載置台を加熱する加熱手段とを有し、被処理体の表面にTi系膜を成膜する成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、
前記載置台に被処理体が存在しない状態で前記チャンバ内にフッ素を含有するクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることと、
前記載置台の上に被処理体が存在しない状態で前記載置台を前記加熱手段により加熱するとともに前記ガス吐出部材から前記処理ガスを前記チャンバ内に吐出させて、少なくとも前記ガス吐出部材の表面にプリコート膜を形成することと、
その後、前記載置台を前記加熱手段により加熱した状態でその上に被処理体を載置し、前記チャンバ内に前記処理ガスを供給することにより被処理体に対してTi系膜を成膜することと
を含み、前記プリコート膜を形成する際には、前記載置台の温度を、前記Ti系膜を成膜する際の温度よりも低くするTi系膜の成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させる、記憶媒体。
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