JPH08188877A - ＴｉＮ膜の成膜方法及び装置 - Google Patents
ＴｉＮ膜の成膜方法及び装置Info
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- JPH08188877A JPH08188877A JP7001474A JP147495A JPH08188877A JP H08188877 A JPH08188877 A JP H08188877A JP 7001474 A JP7001474 A JP 7001474A JP 147495 A JP147495 A JP 147495A JP H08188877 A JPH08188877 A JP H08188877A
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- plasma
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Abstract
(57)【要約】
【構成】電子サイクロトロン共鳴を利用してＴｉＣｌ4
とＨ2 とＮ2 とを含むガスのプラズマを生成し、試料載
置面に垂直方向の磁場の試料載置面での半径方向の分布
が載置された試料より外側で最大値を有し、この最大値
が載置された試料の周縁部の値に比べ１４０Gauss 以上
大きい磁場を利用して、生成したプラズマを試料台上に
載置された試料に照射して、試料上にＴｉＮ膜を成膜す
る方法。 【効果】ウエハ上の磁場分布を改善することにより、Ｔ
ｉＮ膜中のＣｌ含有量を低減することができ、また、コ
ンタクトホール底部へ段差被覆性良く成膜することがで
きる。
とＨ2 とＮ2 とを含むガスのプラズマを生成し、試料載
置面に垂直方向の磁場の試料載置面での半径方向の分布
が載置された試料より外側で最大値を有し、この最大値
が載置された試料の周縁部の値に比べ１４０Gauss 以上
大きい磁場を利用して、生成したプラズマを試料台上に
載置された試料に照射して、試料上にＴｉＮ膜を成膜す
る方法。 【効果】ウエハ上の磁場分布を改善することにより、Ｔ
ｉＮ膜中のＣｌ含有量を低減することができ、また、コ
ンタクトホール底部へ段差被覆性良く成膜することがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造の
際、主にバリア膜として用いられるＴｉＮ膜の成膜方
法、並びに薄膜の成膜及びエッチングに用いられるプラ
ズマ処理装置に関するものである。
際、主にバリア膜として用いられるＴｉＮ膜の成膜方
法、並びに薄膜の成膜及びエッチングに用いられるプラ
ズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化、高集積化に伴い、
コンタクトホールやバイア（Ｖｉａ）ホールには拡散防
止膜（以下バリア膜と呼ぶ）が用いられるようになって
いる。
コンタクトホールやバイア（Ｖｉａ）ホールには拡散防
止膜（以下バリア膜と呼ぶ）が用いられるようになって
いる。
【０００３】このバリア膜とは、コンタクトホールやバ
イアホール内に形成されるＷ（タングステン）、Ａｌ
（アルミニウム）のプラグ（電極）が下地層と反応した
り、下地層に拡散することを防止するためのものであ
る。ＴｉＮ膜は導電性膜で化学的に安定であるのでバリ
ア膜として用いられる。
イアホール内に形成されるＷ（タングステン）、Ａｌ
（アルミニウム）のプラグ（電極）が下地層と反応した
り、下地層に拡散することを防止するためのものであ
る。ＴｉＮ膜は導電性膜で化学的に安定であるのでバリ
ア膜として用いられる。
【０００４】このＴｉＮ膜の成膜には電子サイクロトロ
ン共鳴（ＥＣＲ）を利用するＥＣＲプラズマＣＶＤ法が
用いられる。これは、ＥＣＲプラズマがプラズマ流の指
向性に優れ、高アスペクト比のホールの底部にも段差被
覆性良く成膜できるためである。
ン共鳴（ＥＣＲ）を利用するＥＣＲプラズマＣＶＤ法が
用いられる。これは、ＥＣＲプラズマがプラズマ流の指
向性に優れ、高アスペクト比のホールの底部にも段差被
覆性良く成膜できるためである。
【０００５】図４は従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の
模式的縦断面図である。このＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
は、主に装置本体とＥＣＲ磁場発生手段とマイクロ波導
入手段とから構成される。装置本体はプラズマ生成室４
と反応室１０とからなる。ＥＣＲ磁場発生手段として、
プラズマ生成室４の周囲にＥＣＲ磁場発生コイル９を備
えている。このＥＣＲ磁場発生コイル９には直流電源
（図示しない）が接続されている。マイクロ波導入手段
として、マイクロ波発振器（図示しない）から発振され
たマイクロ波をプラズマ生成室４に導入する導波管１等
とを備えている。
模式的縦断面図である。このＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
は、主に装置本体とＥＣＲ磁場発生手段とマイクロ波導
入手段とから構成される。装置本体はプラズマ生成室４
と反応室１０とからなる。ＥＣＲ磁場発生手段として、
プラズマ生成室４の周囲にＥＣＲ磁場発生コイル９を備
えている。このＥＣＲ磁場発生コイル９には直流電源
（図示しない）が接続されている。マイクロ波導入手段
として、マイクロ波発振器（図示しない）から発振され
たマイクロ波をプラズマ生成室４に導入する導波管１等
とを備えている。
【０００６】プラズマ生成室４は略円筒状に形成されて
いる。このプラズマ生成室４の上部壁中央にはマイクロ
波導入口４ａが開口され、石英製のマイクロ波導入窓３
で真空封止されている。このマイクロ波導入口４ａは導
波管１に接続されている。このマイクロ波導入窓３に近
接して、高周波発振器（図示しない）が接続された電極
２が設けられている。これは、ＴｉＮ膜等の導電膜形成
時、マイクロ波導入窓３のプラズマ生成室側の面に導電
膜が形成されマイクロ波がここで遮断されることを防止
するためのものである。すなわち、プラズマ生成時にマ
イクロ波導入窓３に高周波を印加することにより、この
導電膜をスパッタするものである。また、プラズマ生成
室４の上部壁には、第１のガス導入管５が接続されてい
る。プラズマ生成室７の壁には冷却水経路６が設けられ
ている。
いる。このプラズマ生成室４の上部壁中央にはマイクロ
波導入口４ａが開口され、石英製のマイクロ波導入窓３
で真空封止されている。このマイクロ波導入口４ａは導
波管１に接続されている。このマイクロ波導入窓３に近
接して、高周波発振器（図示しない）が接続された電極
２が設けられている。これは、ＴｉＮ膜等の導電膜形成
時、マイクロ波導入窓３のプラズマ生成室側の面に導電
膜が形成されマイクロ波がここで遮断されることを防止
するためのものである。すなわち、プラズマ生成時にマ
イクロ波導入窓３に高周波を印加することにより、この
導電膜をスパッタするものである。また、プラズマ生成
室４の上部壁には、第１のガス導入管５が接続されてい
る。プラズマ生成室７の壁には冷却水経路６が設けられ
ている。
【０００７】反応室１０はこのプラズマ生成室４よりも
大口径であって、プラズマ生成室４の下方に設けられて
いる。この反応室１０とプラズマ生成室４とは、仕切板
８によって仕切られており、この仕切板８に開口された
プラズマ引出口８ａを介して連通している。反応室１０
内には、このプラズマ引出口８ａに臨ませてウエハ３１
等の試料が載置される試料台１４が設けられている。試
料台１４はウエハ３１を所定の高温に維持すべくヒータ
（図示しない）を内部に備えている。また、反応室１０
の側壁には第２のガス導入管１１が接続され、反応室１
０の底部には排気系（図示しない）につながる排気管１
２が接続されている。
大口径であって、プラズマ生成室４の下方に設けられて
いる。この反応室１０とプラズマ生成室４とは、仕切板
８によって仕切られており、この仕切板８に開口された
プラズマ引出口８ａを介して連通している。反応室１０
内には、このプラズマ引出口８ａに臨ませてウエハ３１
等の試料が載置される試料台１４が設けられている。試
料台１４はウエハ３１を所定の高温に維持すべくヒータ
（図示しない）を内部に備えている。また、反応室１０
の側壁には第２のガス導入管１１が接続され、反応室１
０の底部には排気系（図示しない）につながる排気管１
２が接続されている。
【０００８】試料台１４の下部には、プラズマ生成室４
で生成したプラズマを効率良くウエハ３１に照射すべ
く、プラズマ流制御用磁場発生コイル２１が設けられて
いる。
で生成したプラズマを効率良くウエハ３１に照射すべ
く、プラズマ流制御用磁場発生コイル２１が設けられて
いる。
【０００９】このプラズマ流制御用磁場発生コイル２１
は、直流電源にそれぞれ接続された外側コイル２１ａ、
内側コイル２１ｂ及び純鉄製のヨーク２１ｃ、２１ｄ、
２１ｅから構成されている。
は、直流電源にそれぞれ接続された外側コイル２１ａ、
内側コイル２１ｂ及び純鉄製のヨーク２１ｃ、２１ｄ、
２１ｅから構成されている。
【００１０】次に、このＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用
いてＴｉＮ膜を成膜する方法について説明する。
いてＴｉＮ膜を成膜する方法について説明する。
【００１１】プラズマ生成室４及び反応室１０内を所定
の圧力まで排気する。第１のガス導入管５からＮ2 、Ｈ
2 及びＡｒガスをプラズマ生成室４内に供給し、第２の
ガス導入管１１からＴｉＣｌ4 を反応室１０内に供給し
所定の圧力とする。ＥＣＲ磁場発生コイル９に直流電流
を通流してＥＣＲに必要な磁場をプラズマ生成室内に形
成する。ＥＣＲに必要な磁場とは、マイクロ波の周波数
が２．４５ＧＨｚの場合は８７５Gauss である。導波管
１及びマイクロ波導入窓３を介して、プラズマ生成室４
内にマイクロ波を導入してプラズマを生成させる。この
際、電極２に高周波を印加して、マイクロ波導入窓３へ
のＴｉＮ膜の付着を防止する。
の圧力まで排気する。第１のガス導入管５からＮ2 、Ｈ
2 及びＡｒガスをプラズマ生成室４内に供給し、第２の
ガス導入管１１からＴｉＣｌ4 を反応室１０内に供給し
所定の圧力とする。ＥＣＲ磁場発生コイル９に直流電流
を通流してＥＣＲに必要な磁場をプラズマ生成室内に形
成する。ＥＣＲに必要な磁場とは、マイクロ波の周波数
が２．４５ＧＨｚの場合は８７５Gauss である。導波管
１及びマイクロ波導入窓３を介して、プラズマ生成室４
内にマイクロ波を導入してプラズマを生成させる。この
際、電極２に高周波を印加して、マイクロ波導入窓３へ
のＴｉＮ膜の付着を防止する。
【００１２】生成したプラズマは、プラズマ引出口８ａ
より反応室１０内の導入され、試料台１４上に載置され
ているウエハ３１上に照射される。ウエハ３１は予め所
定温度に加熱されており、このウエハ３１上にＴｉＮ膜
が成膜される。この際、プラズマ流制御用磁場発生コイ
ル２１により、プラズマ流はウエハ３１上に効率良く照
射される。このプラズマ流制御用磁場発生コイル２１に
よるプラズマ流の制御は以下のように行われる。外側コ
イル２１ａにＥＣＲ磁場発生コイル９と同じ方向に直流
電流を流し、ミラー磁場を形成し、内側コイル２１ｂに
ＥＣＲ磁場発生コイル９とは逆の方向に直流電流を流
し、カスプ磁場を形成する。これにより、プラズマ流の
中心部分をカスプ磁場により広げ、プラズマ流の外側部
分をミラー磁場により閉じこめ、プラズマ流を均一化し
てウエハ３１上に照射する。
より反応室１０内の導入され、試料台１４上に載置され
ているウエハ３１上に照射される。ウエハ３１は予め所
定温度に加熱されており、このウエハ３１上にＴｉＮ膜
が成膜される。この際、プラズマ流制御用磁場発生コイ
ル２１により、プラズマ流はウエハ３１上に効率良く照
射される。このプラズマ流制御用磁場発生コイル２１に
よるプラズマ流の制御は以下のように行われる。外側コ
イル２１ａにＥＣＲ磁場発生コイル９と同じ方向に直流
電流を流し、ミラー磁場を形成し、内側コイル２１ｂに
ＥＣＲ磁場発生コイル９とは逆の方向に直流電流を流
し、カスプ磁場を形成する。これにより、プラズマ流の
中心部分をカスプ磁場により広げ、プラズマ流の外側部
分をミラー磁場により閉じこめ、プラズマ流を均一化し
てウエハ３１上に照射する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のＥＣＲプラズマ装置を用いたＴｉＮ膜の成膜方法にお
いては、ウエハの周縁でのＴｉＮ膜の膜中のＣｌ（塩
素）含有量が大きいという問題があった。ＴｉＮ膜の膜
中のＣｌ含有量が大きいと、この部分の抵抗が増加する
問題およびＴｉＮ膜と接するＡｌ電極が腐食される問題
が生じる。
のＥＣＲプラズマ装置を用いたＴｉＮ膜の成膜方法にお
いては、ウエハの周縁でのＴｉＮ膜の膜中のＣｌ（塩
素）含有量が大きいという問題があった。ＴｉＮ膜の膜
中のＣｌ含有量が大きいと、この部分の抵抗が増加する
問題およびＴｉＮ膜と接するＡｌ電極が腐食される問題
が生じる。
【００１４】本発明は上記の問題を解決すべく行われた
ものであり、その目的はウエハの中心、周縁に関わらず
Ｃｌ含有量が小さいＴｉＮ膜の成膜方法及び装置を提供
することを目的としている。
ものであり、その目的はウエハの中心、周縁に関わらず
Ｃｌ含有量が小さいＴｉＮ膜の成膜方法及び装置を提供
することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のＴｉＮ膜の成膜方法は、電子サイクロトロン
共鳴を利用してＴｉＣｌ4 とＨ2 とＮ2 とを含むガスの
プラズマを生成し、磁場を利用して生成したプラズマを
試料台上に載置された試料に照射して、試料上にＴｉＮ
膜を成膜するＴｉＮ膜の成膜方法において、試料載置面
に垂直方向の磁場の試料載置面での半径方向の分布が載
置された試料の外側で最大値を有し、かつこの最大値が
載置された試料の周縁部の値に比べ１４０Gauss 以上大
きいことを特徴とする。
に本発明のＴｉＮ膜の成膜方法は、電子サイクロトロン
共鳴を利用してＴｉＣｌ4 とＨ2 とＮ2 とを含むガスの
プラズマを生成し、磁場を利用して生成したプラズマを
試料台上に載置された試料に照射して、試料上にＴｉＮ
膜を成膜するＴｉＮ膜の成膜方法において、試料載置面
に垂直方向の磁場の試料載置面での半径方向の分布が載
置された試料の外側で最大値を有し、かつこの最大値が
載置された試料の周縁部の値に比べ１４０Gauss 以上大
きいことを特徴とする。
【００１６】また、そのＴｉＮ膜の成膜方法に用いられ
るプラズマ処理装置は、図１に示すように、プラズマ生
成室４と、プラズマ生成室４に連通し、その内部に試料
台１４が配設された反応室１０と、プラズマ生成室４ま
たは反応室１０にガスを導入する手段と、プラズマ生成
室４にマイクロ波を導入する手段と、プラズマ室の周囲
に配設されたＥＣＲ磁場発生コイル９と、試料台１４の
下方に配設されたプラズマ流制御用磁場発生コイル２１
と、試料台の外周部近傍に配設されたヨークリング２２
とを備えることを特徴とする。
るプラズマ処理装置は、図１に示すように、プラズマ生
成室４と、プラズマ生成室４に連通し、その内部に試料
台１４が配設された反応室１０と、プラズマ生成室４ま
たは反応室１０にガスを導入する手段と、プラズマ生成
室４にマイクロ波を導入する手段と、プラズマ室の周囲
に配設されたＥＣＲ磁場発生コイル９と、試料台１４の
下方に配設されたプラズマ流制御用磁場発生コイル２１
と、試料台の外周部近傍に配設されたヨークリング２２
とを備えることを特徴とする。
【００１７】なお、ヨークリング２２とは、純鉄等の磁
性体で作製されたものであり、試料台１４での磁場分布
を変化させるためのものである。
性体で作製されたものであり、試料台１４での磁場分布
を変化させるためのものである。
【００１８】
【作用】ＴｉＣｌ4 は以下の反応式に従い、Ｈ（水素）
によってプラズマ中で還元され、試料上にＴｉＮ膜を成
膜する。
によってプラズマ中で還元され、試料上にＴｉＮ膜を成
膜する。
【００１９】 ２ＴｉＣｌ4 ＋Ｎ2 ＋４Ｈ2 ＝２ＴｉＮ＋８ＨＣｌ しかし、Ｈが十分に存在しなければ、ＴｉＣｌ4 の還元
は十分に行われず、試料上に成膜されたＴｉＮ膜中にＣ
ｌが含まれることになる。
は十分に行われず、試料上に成膜されたＴｉＮ膜中にＣ
ｌが含まれることになる。
【００２０】ＴｉＣｌ4 、Ｎ2 、Ｈ2 、Ａｒガスのプラ
ズマ中では、反応に重要な役割を持つＨが他のガス分子
に比べ軽い原子である。そのため、従来の磁場分布にお
いては中心に比べ周辺のＨイオンの割合が小さくなり、
その結果周縁部でのＴｉＮ膜中のＣｌ含有量が増加して
いた。
ズマ中では、反応に重要な役割を持つＨが他のガス分子
に比べ軽い原子である。そのため、従来の磁場分布にお
いては中心に比べ周辺のＨイオンの割合が小さくなり、
その結果周縁部でのＴｉＮ膜中のＣｌ含有量が増加して
いた。
【００２１】そこで、試料載置面に垂直方向の磁場のウ
エハ載置面での半径方向の分布を載置された試料より外
側で最大値を有し、かつこの最大値が載置された試料の
周縁部の値に比べ１４０Gauss 以上大きくなる磁場分布
とする。これにより、プラズマの閉じこめ効果を従来に
比べて十分に高めて、試料周縁部へもＨを十分に供給さ
せて、試料周縁部のＴｉＮ膜中のＣｌ含有量を低減させ
ることができる。
エハ載置面での半径方向の分布を載置された試料より外
側で最大値を有し、かつこの最大値が載置された試料の
周縁部の値に比べ１４０Gauss 以上大きくなる磁場分布
とする。これにより、プラズマの閉じこめ効果を従来に
比べて十分に高めて、試料周縁部へもＨを十分に供給さ
せて、試料周縁部のＴｉＮ膜中のＣｌ含有量を低減させ
ることができる。
【００２２】また、さらにこの磁場分布によりプラズマ
の閉じこめ効果を従来に比べて高めたので、ホール底部
への段差被覆性も向上できる。
の閉じこめ効果を従来に比べて高めたので、ホール底部
への段差被覆性も向上できる。
【００２３】また、試料台の外周部近傍にヨークリング
を設ける構造とすることにより、試料台全体の構成を大
きく変えることなく、プラズマ閉じこめ効果を容易に高
めることができる。
を設ける構造とすることにより、試料台全体の構成を大
きく変えることなく、プラズマ閉じこめ効果を容易に高
めることができる。
【００２４】この試料台の外周部近傍にヨークリングを
設ける構造は、プラズマ流制御の効果を容易に高めるこ
とができるので、エッチング装置にも適用できる。
設ける構造は、プラズマ流制御の効果を容易に高めるこ
とができるので、エッチング装置にも適用できる。
【００２５】また、このヨークリングは必ずしも環状で
一体のものである必要はなく、複数のヨークを試料台の
外周部近傍に試料台を取り囲むように配置するものであ
っても良い。
一体のものである必要はなく、複数のヨークを試料台の
外周部近傍に試料台を取り囲むように配置するものであ
っても良い。
【００２６】
【実施例】以下、本発明に係るＴｉＮの成膜方法の実施
例を説明する。
例を説明する。
【００２７】図１は本発明に係るＴｉＮの成膜方法に用
いたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の一実施例を示す模式的
断面図である。試料台１４の外周部にヨークリング２２
が設けられている。このヨークリング２２は純鉄をリン
グ状に加工し、表面にＮｉ−Ｃｒ合金をコーティングし
たものである。その他の部分は［従来技術］の欄で説明
した図４の従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置と同じであ
るので、説明を省略する。なお、マイクロ波の周波数は
２．４５ＧＨｚである。
いたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の一実施例を示す模式的
断面図である。試料台１４の外周部にヨークリング２２
が設けられている。このヨークリング２２は純鉄をリン
グ状に加工し、表面にＮｉ−Ｃｒ合金をコーティングし
たものである。その他の部分は［従来技術］の欄で説明
した図４の従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置と同じであ
るので、説明を省略する。なお、マイクロ波の周波数は
２．４５ＧＨｚである。
【００２８】上記本発明の装置（ヨークリングの有るも
の）と図４に示す従来の装置（ヨークリングのないも
の）に対して、磁場分布の測定を行った。ＥＣＲ磁場発
生用コイル９の電流は２５Ａとし、プラズマ流制御用コ
イル２１のコイル電流は次の２条件とした。
の）と図４に示す従来の装置（ヨークリングのないも
の）に対して、磁場分布の測定を行った。ＥＣＲ磁場発
生用コイル９の電流は２５Ａとし、プラズマ流制御用コ
イル２１のコイル電流は次の２条件とした。
【００２９】条件１：外側コイル２１ａ（１５Ａ）、内
側コイル２１ｂ（ ０Ａ） 条件２：外側コイル２１ａ（ ３Ａ）、内側コイル２１
ｂ（−５Ａ） なお、コイル電流の＋（プラス）はＥＣＲ磁場発生用コ
イル９の電流と同じ方向の電流の場合を、コイル電流の
−（マイナス）はＥＣＲ磁場発生用コイル９の電流と逆
の方向の電流の場合である。
側コイル２１ｂ（ ０Ａ） 条件２：外側コイル２１ａ（ ３Ａ）、内側コイル２１
ｂ（−５Ａ） なお、コイル電流の＋（プラス）はＥＣＲ磁場発生用コ
イル９の電流と同じ方向の電流の場合を、コイル電流の
−（マイナス）はＥＣＲ磁場発生用コイル９の電流と逆
の方向の電流の場合である。
【００３０】図２に、本発明の装置と従来の装置の試料
載置面上の半径方向の磁場分布の測定結果を示す。本発
明の装置の測定結果を本発明例、従来の装置の測定結果
を従来例として示している。横軸は試料載置面中心から
の距離（ｍｍ）であり、縦軸は試料載置面に垂直方向の
磁場強度（Gauss ）である。試料として８インチウエハ
を想定し、ウエハ周縁部の位置を試料載置面中心から９
０ｍｍの位置で評価した。
載置面上の半径方向の磁場分布の測定結果を示す。本発
明の装置の測定結果を本発明例、従来の装置の測定結果
を従来例として示している。横軸は試料載置面中心から
の距離（ｍｍ）であり、縦軸は試料載置面に垂直方向の
磁場強度（Gauss ）である。試料として８インチウエハ
を想定し、ウエハ周縁部の位置を試料載置面中心から９
０ｍｍの位置で評価した。
【００３１】条件１の場合について説明する。従来例で
はウエハ周縁部（９０ｍｍ）で３２０Gauss 、磁場の最
大値が３５０Gauss （１３０ｍｍ）であった。一方、本
発明例ではウエハ周縁部（９０ｍｍ）で３００Gauss 、
磁場の最大値が６３０Gauss（１５０ｍｍ）であった。
すなわち、従来例では磁場強度の差が３０Gauss であっ
たのに対し、本発明例では３３０Gauss と大きくなって
いる。条件２の場合について説明する。従来例ではウエ
ハ周縁部（９０ｍｍ）で９０Gauss 、磁場の最大値が１
３０Gauss （１４０ｍｍ）であった。一方、本発明例で
はウエハ周縁部（９０ｍｍ）で８０Gauss 、磁場の最大
値が２２０Gauss （１５０ｍｍ）であった。すなわち、
条件２の場合でも、従来例では磁場強度の差が４０Gaus
s であったのに対し、本発明例では１４０Gauss と大き
くなっている。ヨークリング２２を用いることにより、
ウエハ外側の磁場の最大値を高め、ウエハ周縁部との間
に１４０Gauss 以上の磁場障壁を形成することができ
た。
はウエハ周縁部（９０ｍｍ）で３２０Gauss 、磁場の最
大値が３５０Gauss （１３０ｍｍ）であった。一方、本
発明例ではウエハ周縁部（９０ｍｍ）で３００Gauss 、
磁場の最大値が６３０Gauss（１５０ｍｍ）であった。
すなわち、従来例では磁場強度の差が３０Gauss であっ
たのに対し、本発明例では３３０Gauss と大きくなって
いる。条件２の場合について説明する。従来例ではウエ
ハ周縁部（９０ｍｍ）で９０Gauss 、磁場の最大値が１
３０Gauss （１４０ｍｍ）であった。一方、本発明例で
はウエハ周縁部（９０ｍｍ）で８０Gauss 、磁場の最大
値が２２０Gauss （１５０ｍｍ）であった。すなわち、
条件２の場合でも、従来例では磁場強度の差が４０Gaus
s であったのに対し、本発明例では１４０Gauss と大き
くなっている。ヨークリング２２を用いることにより、
ウエハ外側の磁場の最大値を高め、ウエハ周縁部との間
に１４０Gauss 以上の磁場障壁を形成することができ
た。
【００３２】本発明の装置（ヨークリングの有るもの）
と従来の装置（ヨークリングのないもの）に対して、上
記の条件１、条件２の磁場分布のもとで、ＴｉＮ膜を成
膜し、ウエハ中心から９０ｍｍの位置でのＣｌの含有量
を評価した。Ｃｌの含有量の評価にはＳＩＭＳ（２次イ
オン質量分析法）を用いた。また、同様にして、ＳＥＭ
（走査型電子顕微鏡）を用いて、段差被覆性を評価し
た。この評価はウエハ中心、中心から６０ｍｍの位置お
よび中心から９０ｍｍの位置の３点で評価した。
と従来の装置（ヨークリングのないもの）に対して、上
記の条件１、条件２の磁場分布のもとで、ＴｉＮ膜を成
膜し、ウエハ中心から９０ｍｍの位置でのＣｌの含有量
を評価した。Ｃｌの含有量の評価にはＳＩＭＳ（２次イ
オン質量分析法）を用いた。また、同様にして、ＳＥＭ
（走査型電子顕微鏡）を用いて、段差被覆性を評価し
た。この評価はウエハ中心、中心から６０ｍｍの位置お
よび中心から９０ｍｍの位置の３点で評価した。
【００３３】この評価を行ったＴｉＮ膜の成膜条件を表
１に示す。なお、直径が０．７５μｍ近傍で深さが０．
９５μｍ近傍のコンタクトホールを有する８インチウエ
ハ上に成膜を行った。
１に示す。なお、直径が０．７５μｍ近傍で深さが０．
９５μｍ近傍のコンタクトホールを有する８インチウエ
ハ上に成膜を行った。
【００３４】Ｃｌの含有量の測定結果を表２に示す。こ
こでは、本発明の装置の測定結果を本発明例、従来の装
置の測定結果を従来例として示している。ヨークコイル
２２を用い磁場分布を改善することにより、条件１の場
合、Ｃｌの含有量を２．０atm ％から１．４atm ％へ、
条件２の場合、Ｃｌの含有量を２．０atm ％から１．５
atm ％へ低減できていることがわかる。
こでは、本発明の装置の測定結果を本発明例、従来の装
置の測定結果を従来例として示している。ヨークコイル
２２を用い磁場分布を改善することにより、条件１の場
合、Ｃｌの含有量を２．０atm ％から１．４atm ％へ、
条件２の場合、Ｃｌの含有量を２．０atm ％から１．５
atm ％へ低減できていることがわかる。
【００３５】コンタクトホール部近傍へのＴｉＮ膜の成
膜状況の結果を表３（ａ）〜（ｄ）に示す。表３（ａ）
は本発明の装置（条件１）、表３（ｂ）は従来の装置
（条件１）、表３（ｃ）は本発明の装置（条件２）、表
３（ｄ）は従来の装置（条件２）の結果である。表中の
ｄはコンタクトホール直径、ｈはコンタクトホールの深
さであり、ｔ１はコンタクトホール外部のＴｉＮの膜
厚、ｔ２はコンタクトホール底部のＴｉＮの最小膜厚、
ｔ３はコンタクトホール底部のＴｉＮの最大膜厚であ
る。これらを模式的に図３に示す。Ｒは段差被覆率であ
り、ｔ２／ｔ１で評価した。θは底部傾きであり、ホー
ル底部の両端においてＴｉＮの膜厚が最小値ｔ２と最大
値ｔ３をとる場合、ｔａｎθ＝（ｔ３−ｔ２）／ｄを満
たす。ヨークコイル２２を用い磁場分布を改善すること
により、中心から９０ｍｍの位置において、条件１の場
合、段差被覆率Ｒを０．３１から０．５１へ、底部傾き
θを２．０゜から１．５゜へ改善することができた。ま
た、条件２の場合、段差被覆率Ｒを０．３１から０．４
４へ、底部傾きθを１．８゜から１．７゜へ改善するこ
とができた。
膜状況の結果を表３（ａ）〜（ｄ）に示す。表３（ａ）
は本発明の装置（条件１）、表３（ｂ）は従来の装置
（条件１）、表３（ｃ）は本発明の装置（条件２）、表
３（ｄ）は従来の装置（条件２）の結果である。表中の
ｄはコンタクトホール直径、ｈはコンタクトホールの深
さであり、ｔ１はコンタクトホール外部のＴｉＮの膜
厚、ｔ２はコンタクトホール底部のＴｉＮの最小膜厚、
ｔ３はコンタクトホール底部のＴｉＮの最大膜厚であ
る。これらを模式的に図３に示す。Ｒは段差被覆率であ
り、ｔ２／ｔ１で評価した。θは底部傾きであり、ホー
ル底部の両端においてＴｉＮの膜厚が最小値ｔ２と最大
値ｔ３をとる場合、ｔａｎθ＝（ｔ３−ｔ２）／ｄを満
たす。ヨークコイル２２を用い磁場分布を改善すること
により、中心から９０ｍｍの位置において、条件１の場
合、段差被覆率Ｒを０．３１から０．５１へ、底部傾き
θを２．０゜から１．５゜へ改善することができた。ま
た、条件２の場合、段差被覆率Ｒを０．３１から０．４
４へ、底部傾きθを１．８゜から１．７゜へ改善するこ
とができた。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るＴｉ
Ｎの成膜方法及び装置は、ウエハ上の磁場分布を改善す
ることにより、ＴｉＮ膜中のＣｌ含有量を低減すること
ができる。また、それに併せて、コンタクトホール底部
へ段差被覆性良く成膜することができる。
Ｎの成膜方法及び装置は、ウエハ上の磁場分布を改善す
ることにより、ＴｉＮ膜中のＣｌ含有量を低減すること
ができる。また、それに併せて、コンタクトホール底部
へ段差被覆性良く成膜することができる。
【図１】本発明の実施例のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を
示す模式的縦断面図である。
示す模式的縦断面図である。
【図２】本発明例と従来例の試料載置面上の磁場分布の
測定結果の図である。
測定結果の図である。
【図３】コンタクトホールへのＴｉＮ膜の成膜状況を特
徴づけるｄ、ｈ、ｔ１、ｔ２、ｔ３、θを説明する模式
図である。
徴づけるｄ、ｈ、ｔ１、ｔ２、ｔ３、θを説明する模式
図である。
【図４】従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を示す模式的
縦断面図である。
縦断面図である。
１ 導波管 ２ 電極 ３ マイクロ波導入窓 ４ プラズマ生成室 ４ａ マイクロ波導入口 ８ａ プラズマ引出口 ９ ＥＣＲ磁場発生コイル １０ 反応室 １４ 試料台 ２１ プラズマ流制御用コイル ２２ ヨークリング
Claims (2)
- 【請求項１】電子サイクロトロン共鳴を利用してＴｉＣ
ｌ4 とＨ2 とＮ2 とを含むガスのプラズマを生成し、磁
場を利用して生成したプラズマを試料台上に載置された
試料に照射して、試料上にＴｉＮ膜を成膜するＴｉＮ膜
の成膜方法において、試料載置面に垂直方向の磁場の試
料載置面での半径方向の分布が載置された試料より外側
で最大値を有し、かつこの最大値が載置された試料の周
縁部の値に比べ１４０Gauss 以上大きいことを特徴とす
るＴｉＮ膜の成膜方法。 - 【請求項２】プラズマ生成室と、プラズマ生成室に連通
し、その内部に試料台が配設された反応室と、プラズマ
生成室または反応室にガスを導入する手段と、プラズマ
生成室にマイクロ波を導入する手段と、プラズマ室の周
囲に配設されたＥＣＲ磁場発生コイルと、試料台の下方
に配設されたプラズマ流制御用磁場発生コイルと、試料
台の外周部近傍に配設されたヨークリングとを備えるこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7001474A JPH08188877A (ja) | 1995-01-09 | 1995-01-09 | ＴｉＮ膜の成膜方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7001474A JPH08188877A (ja) | 1995-01-09 | 1995-01-09 | ＴｉＮ膜の成膜方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08188877A true JPH08188877A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=11502460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7001474A Pending JPH08188877A (ja) | 1995-01-09 | 1995-01-09 | ＴｉＮ膜の成膜方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08188877A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524285A (ja) * | 2000-02-24 | 2003-08-12 | シーシーアール ゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング ベーシッヒツングステクノロジー | 高周波プラズマ源 |
| KR100722847B1 (ko) * | 2005-11-30 | 2007-05-30 | 주식회사 아이피에스 | 자기장을 이용한 박막 증착 방법 및 장비 |
| JP2017201055A (ja) * | 2016-02-22 | 2017-11-09 | ウルトラテック インク | 石英起因汚染物低減ｐｅ−ａｌｄ法 |
-
1995
- 1995-01-09 JP JP7001474A patent/JPH08188877A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524285A (ja) * | 2000-02-24 | 2003-08-12 | シーシーアール ゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング ベーシッヒツングステクノロジー | 高周波プラズマ源 |
| JP5000061B2 (ja) * | 2000-02-24 | 2012-08-15 | シーシーアール ゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング ベーシッヒツングステクノロジー | 高周波プラズマ源 |
| KR100722847B1 (ko) * | 2005-11-30 | 2007-05-30 | 주식회사 아이피에스 | 자기장을 이용한 박막 증착 방법 및 장비 |
| JP2017201055A (ja) * | 2016-02-22 | 2017-11-09 | ウルトラテック インク | 石英起因汚染物低減ｐｅ−ａｌｄ法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041227 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050118 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050628 |