JPH10321558A - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents
成膜方法及び成膜装置Info
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- JPH10321558A JPH10321558A JP9145855A JP14585597A JPH10321558A JP H10321558 A JPH10321558 A JP H10321558A JP 9145855 A JP9145855 A JP 9145855A JP 14585597 A JP14585597 A JP 14585597A JP H10321558 A JPH10321558 A JP H10321558A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属製の載置台を用いつつも、重金属汚染の
ない成膜方法を提供する。 【解決手段】 処理容器４内の金属製の載置台１６上に
載置された被処理体Ｗに対して金属含有膜を形成する成
膜方法において、前記載置台の表面に前記金属含有膜７
４と同じ金属を含むプリコート金属含有薄膜７２を形成
し、その後、前記被処理体を前記載置台上に載置した状
態で前記被処理体の表面に前記金属含有膜を形成する。
これにより、プリコート金属含有薄膜により、載置台の
金属原子が外部に出ることを抑制して重金属汚染の原因
となることを防止する。
ない成膜方法を提供する。 【解決手段】 処理容器４内の金属製の載置台１６上に
載置された被処理体Ｗに対して金属含有膜を形成する成
膜方法において、前記載置台の表面に前記金属含有膜７
４と同じ金属を含むプリコート金属含有薄膜７２を形成
し、その後、前記被処理体を前記載置台上に載置した状
態で前記被処理体の表面に前記金属含有膜を形成する。
これにより、プリコート金属含有薄膜により、載置台の
金属原子が外部に出ることを抑制して重金属汚染の原因
となることを防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体にチタン膜などの金属含有膜を形成する成膜方
法及び成膜装置に関する。
被処理体にチタン膜などの金属含有膜を形成する成膜方
法及び成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
には、半導体ウエハ等の基板に対して、成膜とパターン
エッチング等を繰り返し行なって、多数の所望の素子を
形成するようになっている。ところで、各素子間を接続
する配線、各素子に対する電気的コンタクトを図るコン
タクトメタル、或いは基板のＳｉの吸上げを抑制する対
策として用いられるバリヤメタルとしては、電気抵抗が
低いことは勿論のこと、耐腐食性に優れた材料を用いな
ければならない。このような要請に対応できる材料とし
て、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリ
ブデン）などの高融点金属材料が使用される傾向にあ
り、中でも電気的及び耐腐食性などの特性等が良好であ
ることから、特に、Ｔｉ及びこの窒化膜であるＴｉＮ
（チタンナイトライド）が多用される傾向にある。
には、半導体ウエハ等の基板に対して、成膜とパターン
エッチング等を繰り返し行なって、多数の所望の素子を
形成するようになっている。ところで、各素子間を接続
する配線、各素子に対する電気的コンタクトを図るコン
タクトメタル、或いは基板のＳｉの吸上げを抑制する対
策として用いられるバリヤメタルとしては、電気抵抗が
低いことは勿論のこと、耐腐食性に優れた材料を用いな
ければならない。このような要請に対応できる材料とし
て、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリ
ブデン）などの高融点金属材料が使用される傾向にあ
り、中でも電気的及び耐腐食性などの特性等が良好であ
ることから、特に、Ｔｉ及びこの窒化膜であるＴｉＮ
（チタンナイトライド）が多用される傾向にある。
【０００３】Ｔｉ膜は、一般的には、原料ガスとしてＴ
ｉＣｌ4 （四塩化チタン）ガスと水素ガスを用いてプラ
ズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）により成膜され、ＴｉＮ膜は、原料ガス
として同じくＴｉＣｌ4 とＮ2 ガスを用いてプラズマレ
スのＣＶＤにより、或いは窒素存在下のプラズマ成膜に
より成膜される。
ｉＣｌ4 （四塩化チタン）ガスと水素ガスを用いてプラ
ズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）により成膜され、ＴｉＮ膜は、原料ガス
として同じくＴｉＣｌ4 とＮ2 ガスを用いてプラズマレ
スのＣＶＤにより、或いは窒素存在下のプラズマ成膜に
より成膜される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記成膜に
用いる成膜装置の載置台としては一般に耐熱性や耐腐食
性に優れているＡｌＮ（窒化アルミ）等のセラミック製
の載置台を用いているが、このセラミック製の載置台は
かなり高価である。しかも、セラミック自体は導電性が
低いために、プラズマＣＶＤ処理時にセラミック製の載
置台の載置面内、或いは載置台と例えば処理容器側壁と
の間で電位差が生じ、これがために処理空間に生成され
ているプラズマが安定的に生ぜず、プラズマ密度に偏り
が生ずる場合があった。
用いる成膜装置の載置台としては一般に耐熱性や耐腐食
性に優れているＡｌＮ（窒化アルミ）等のセラミック製
の載置台を用いているが、このセラミック製の載置台は
かなり高価である。しかも、セラミック自体は導電性が
低いために、プラズマＣＶＤ処理時にセラミック製の載
置台の載置面内、或いは載置台と例えば処理容器側壁と
の間で電位差が生じ、これがために処理空間に生成され
ているプラズマが安定的に生ぜず、プラズマ密度に偏り
が生ずる場合があった。
【０００５】このため、載置台自体を導電性の良好な金
属材料により形成して載置面内やこれと容器側壁との間
に電位差が生ずることを抑制して、プラズマを安定化さ
せることも考えられるが、この場合には、載置面上に載
置される半導体ウエハ自体が載置台を構成する金属によ
り汚染される、いわゆる重金属汚染が生ずるので、その
まま採用することはできない。
属材料により形成して載置面内やこれと容器側壁との間
に電位差が生ずることを抑制して、プラズマを安定化さ
せることも考えられるが、この場合には、載置面上に載
置される半導体ウエハ自体が載置台を構成する金属によ
り汚染される、いわゆる重金属汚染が生ずるので、その
まま採用することはできない。
【０００６】また、金属製の載置台の表面に、予めセラ
ミック等よりなるコーティング層を強固に被着させて重
金属汚染を防止することも考えられるが、この場合に
は、金属製の載置台とセラミック製のコーティング層と
の熱膨張率の相異に起因して、繰り返し成膜によってコ
ーティング層が剥がれたり、或いは割れたりするといっ
た問題があるので採用することはできない。
ミック等よりなるコーティング層を強固に被着させて重
金属汚染を防止することも考えられるが、この場合に
は、金属製の載置台とセラミック製のコーティング層と
の熱膨張率の相異に起因して、繰り返し成膜によってコ
ーティング層が剥がれたり、或いは割れたりするといっ
た問題があるので採用することはできない。
【０００７】更には、セラミック材の場合には、熱伝導
率が低いことから、ウエハに対する加熱効率もあまり良
好でないという問題もある。本発明は、以上のような問
題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもの
である。本発明の目的は、金属製の載置台を用いつつ
も、重金属汚染のない成膜方法及び成膜装置を提供する
ことにある。
率が低いことから、ウエハに対する加熱効率もあまり良
好でないという問題もある。本発明は、以上のような問
題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもの
である。本発明の目的は、金属製の載置台を用いつつ
も、重金属汚染のない成膜方法及び成膜装置を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、処理容器内の金属製の載置台上に載置
された被処理体に対して金属含有膜を形成する成膜方法
において、前記載置台の表面に前記金属含有膜と同じ金
属を含むプリコート金属含有薄膜を形成し、その後、前
記被処理体を前記載置台上に載置した状態で前記被処理
体の表面に前記金属含有膜を形成するようにする。
解決するために、処理容器内の金属製の載置台上に載置
された被処理体に対して金属含有膜を形成する成膜方法
において、前記載置台の表面に前記金属含有膜と同じ金
属を含むプリコート金属含有薄膜を形成し、その後、前
記被処理体を前記載置台上に載置した状態で前記被処理
体の表面に前記金属含有膜を形成するようにする。
【０００９】このように、被処理体に対する実際の金属
含有膜の成膜に先立って、この金属含有膜に含まれる金
属と同じ金属を含む薄膜を載置台の表面にプリコート金
属含有薄膜として形成して載置台を覆うようにしたの
で、被処理体の金属含有膜にプリコート金属含有薄膜中
の金属が侵入しても、これらは同種の金属なので、重金
属汚染が生ずることはない。被処理体に形成されるこの
ような金属含有膜は、例えばチタン（Ｔｉ）膜やチタン
ナイトライド（ＴｉＮ）膜であり、この時、プリコート
金属含有薄膜としては、チタン薄膜またはチタンナイト
ライド薄膜或いはこれらの２層構造とする。チタンナイ
トライド薄膜を形成するには、下層のチタン薄膜の上
に、チタンナイトライド薄膜を堆積させて積層するよう
にしてもよいし、或いは下層のチタン薄膜の表面部分を
窒化させることにより上層にチタンナイトライド薄膜を
形成するようにしてもよい。このように２層構造化する
ことにより、載置台に対するチタン薄膜の密着性を向上
させることが可能となる。
含有膜の成膜に先立って、この金属含有膜に含まれる金
属と同じ金属を含む薄膜を載置台の表面にプリコート金
属含有薄膜として形成して載置台を覆うようにしたの
で、被処理体の金属含有膜にプリコート金属含有薄膜中
の金属が侵入しても、これらは同種の金属なので、重金
属汚染が生ずることはない。被処理体に形成されるこの
ような金属含有膜は、例えばチタン（Ｔｉ）膜やチタン
ナイトライド（ＴｉＮ）膜であり、この時、プリコート
金属含有薄膜としては、チタン薄膜またはチタンナイト
ライド薄膜或いはこれらの２層構造とする。チタンナイ
トライド薄膜を形成するには、下層のチタン薄膜の上
に、チタンナイトライド薄膜を堆積させて積層するよう
にしてもよいし、或いは下層のチタン薄膜の表面部分を
窒化させることにより上層にチタンナイトライド薄膜を
形成するようにしてもよい。このように２層構造化する
ことにより、載置台に対するチタン薄膜の密着性を向上
させることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜方法及
び成膜装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の成膜装置の一実施例を示す構成図であ
る。本実施例では、成膜装置により金属膜としてＴｉ
（チタン）膜を形成する場合を例にとって説明する。図
示するように、この成膜装置２は、円筒体状に成形され
た処理容器４を有しており、この処理容器４は接地され
ている。 この処理容器４の底部６には、容器内の雰囲
気を排出するための排気口８が設けられており、この排
気口８には真空引きポンプ１０を介設した排気系１２が
接続されて、処理容器４内を底部周辺部から均一に真空
引きできるようになっている。
び成膜装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の成膜装置の一実施例を示す構成図であ
る。本実施例では、成膜装置により金属膜としてＴｉ
（チタン）膜を形成する場合を例にとって説明する。図
示するように、この成膜装置２は、円筒体状に成形され
た処理容器４を有しており、この処理容器４は接地され
ている。 この処理容器４の底部６には、容器内の雰囲
気を排出するための排気口８が設けられており、この排
気口８には真空引きポンプ１０を介設した排気系１２が
接続されて、処理容器４内を底部周辺部から均一に真空
引きできるようになっている。
【００１１】この処理容器４内には、導電性材料よりな
る支柱１４を介して金属性、例えばハステロイ（商標）
よりなる円板状の載置台１６が設けられており、この上
に被処理体として例えば半導体ウエハＷを載置し得るよ
うになっている。この載置台１６は、下部電極を兼用す
るものであり、支柱１４に直接支持される下台１６Ａ
と、この上面に接合される上台１６Ｂとよりなり、これ
らの間に抵抗加熱ヒータ１８が挟み込まれている。この
下台１６Ａと上台１６Ｂは、その接合面にて例えば溶着
により接合される。この載置台１６は、上記したハステ
ロイに限定されず、耐腐食性があって導電性のある金属
ならばどのようなものでもよく、例えばステンレス、ニ
ッケル、インコネル（商標）等を用いることができる。
る支柱１４を介して金属性、例えばハステロイ（商標）
よりなる円板状の載置台１６が設けられており、この上
に被処理体として例えば半導体ウエハＷを載置し得るよ
うになっている。この載置台１６は、下部電極を兼用す
るものであり、支柱１４に直接支持される下台１６Ａ
と、この上面に接合される上台１６Ｂとよりなり、これ
らの間に抵抗加熱ヒータ１８が挟み込まれている。この
下台１６Ａと上台１６Ｂは、その接合面にて例えば溶着
により接合される。この載置台１６は、上記したハステ
ロイに限定されず、耐腐食性があって導電性のある金属
ならばどのようなものでもよく、例えばステンレス、ニ
ッケル、インコネル（商標）等を用いることができる。
【００１２】処理容器４の天井部には、上部電極と兼用
されるシャワーヘッド２０が一体的に設けられた天井板
２２が容器側壁に対して絶縁材２４を介して気密に取り
付けられている。このシャワーヘッド２０は、上記載置
台１６の上面の略全面を覆うように対向させて設けられ
ており、載置台１６との間に処理空間Ｓを形成してい
る。このシャワーヘッド２０は、処理空間Ｓに各種のガ
スをシャワー状に導入するものであり、シャワーヘッド
２０の下面の噴射面２６にはガスを噴射するための多数
の噴射孔２８が形成される。また、このシャワーヘッド
２０の内部には、多数の拡散孔３０を有する拡散板３２
が設けられてガスを拡散できるようになっている。そし
て、このシャワーヘッド２０の上部には、ヘッド内にガ
スを導入するガス導入ポート３４が設けられており、こ
のガス導入ポート３４にはガスを流す複数、例えば２本
の供給通路３６、３８が接続されている。
されるシャワーヘッド２０が一体的に設けられた天井板
２２が容器側壁に対して絶縁材２４を介して気密に取り
付けられている。このシャワーヘッド２０は、上記載置
台１６の上面の略全面を覆うように対向させて設けられ
ており、載置台１６との間に処理空間Ｓを形成してい
る。このシャワーヘッド２０は、処理空間Ｓに各種のガ
スをシャワー状に導入するものであり、シャワーヘッド
２０の下面の噴射面２６にはガスを噴射するための多数
の噴射孔２８が形成される。また、このシャワーヘッド
２０の内部には、多数の拡散孔３０を有する拡散板３２
が設けられてガスを拡散できるようになっている。そし
て、このシャワーヘッド２０の上部には、ヘッド内にガ
スを導入するガス導入ポート３４が設けられており、こ
のガス導入ポート３４にはガスを流す複数、例えば２本
の供給通路３６、３８が接続されている。
【００１３】一方の供給通路３６には、複数の分岐管４
０が接続され、各分岐管４０には、成膜用のガスとし
て、例えばＴｉＣｌ4 ガスを貯留するＴｉＣｌ4 ガス源
４２、Ｈ2 ガスを貯留するＨ2 ガス源４４、プラズマガ
スとして例えばＡｒガスを貯留するＡｒガス源４６、ク
リーニング時に使用するクリーニングガスとしてＣｌＦ
系ガス、例えばＣｌＦ3 ガスを貯留するＣｌＦ3 ガス源
４８がそれぞれ接続されている。また、他方の供給通路
３８には、成膜用のガスとしてＮ2 ガスを貯留するＮ2
ガス源５０が接続される。そして、各ガスの流量は、そ
れぞれの分岐管４０及び供給通路８０に介設した流量制
御器、例えばマスフローコントローラ５２により制御さ
れる。ここでは、ＴｉＣｌ4 ガスとＮ2 ガスをシャワー
ヘッド２０まではそれぞれ別経路搬送し、これらをシャ
ワーヘッド内で混合させるようにしたが、これに限定さ
れず、両ガスを混合状態で搬送するようにしてもよい
し、或いはシャワーヘッド２０内も分離した状態で通過
させて、処理空間Ｓへ噴射した時に混合させるようにし
てもよい。この点については、他のガス、例えばＴｉＣ
ｌ4 、Ｈ2 、Ａｒについても同様である。
０が接続され、各分岐管４０には、成膜用のガスとし
て、例えばＴｉＣｌ4 ガスを貯留するＴｉＣｌ4 ガス源
４２、Ｈ2 ガスを貯留するＨ2 ガス源４４、プラズマガ
スとして例えばＡｒガスを貯留するＡｒガス源４６、ク
リーニング時に使用するクリーニングガスとしてＣｌＦ
系ガス、例えばＣｌＦ3 ガスを貯留するＣｌＦ3 ガス源
４８がそれぞれ接続されている。また、他方の供給通路
３８には、成膜用のガスとしてＮ2 ガスを貯留するＮ2
ガス源５０が接続される。そして、各ガスの流量は、そ
れぞれの分岐管４０及び供給通路８０に介設した流量制
御器、例えばマスフローコントローラ５２により制御さ
れる。ここでは、ＴｉＣｌ4 ガスとＮ2 ガスをシャワー
ヘッド２０まではそれぞれ別経路搬送し、これらをシャ
ワーヘッド内で混合させるようにしたが、これに限定さ
れず、両ガスを混合状態で搬送するようにしてもよい
し、或いはシャワーヘッド２０内も分離した状態で通過
させて、処理空間Ｓへ噴射した時に混合させるようにし
てもよい。この点については、他のガス、例えばＴｉＣ
ｌ4 、Ｈ2 、Ａｒについても同様である。
【００１４】また、天井板２２には、主にＴｉ成膜時の
プラズマを形成するために、リード線５４を介してマッ
チング回路５６及び例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ
用の高周波電源５８が接続されている。また、処理容器
４の側壁には、この壁面の温度調節を行なうために、必
要に応じて例えば冷却された、或いは加熱された熱媒体
を選択的に流すための容器用温調ジャケット６０が設け
られ、このジャケット６０は図示しない温調器に接続さ
れる。この容器側壁には、ロードロック室６４との間で
ウエハの搬入・搬出時に気密に開閉可能になされたゲー
トバルブ６２が設けられる。更に、上記シャワーヘッド
２０にも、この表面の温度調節を行なうために、必要に
応じて例えば冷却された、或いは加熱された熱媒体を選
択的に流すためのヘッド用温調ジャケット６６が設けら
れ、このジャケット６６は図示しない温調器に接続され
る。尚、温調用の熱媒体としては例えばチラーを用いる
ことができる。
プラズマを形成するために、リード線５４を介してマッ
チング回路５６及び例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ
用の高周波電源５８が接続されている。また、処理容器
４の側壁には、この壁面の温度調節を行なうために、必
要に応じて例えば冷却された、或いは加熱された熱媒体
を選択的に流すための容器用温調ジャケット６０が設け
られ、このジャケット６０は図示しない温調器に接続さ
れる。この容器側壁には、ロードロック室６４との間で
ウエハの搬入・搬出時に気密に開閉可能になされたゲー
トバルブ６２が設けられる。更に、上記シャワーヘッド
２０にも、この表面の温度調節を行なうために、必要に
応じて例えば冷却された、或いは加熱された熱媒体を選
択的に流すためのヘッド用温調ジャケット６６が設けら
れ、このジャケット６６は図示しない温調器に接続され
る。尚、温調用の熱媒体としては例えばチラーを用いる
ことができる。
【００１５】次に、以上のように構成された装置に基づ
いて行なわれる成膜方法ついて図２も参照して説明す
る。本発明方法においては、半導体ウエハＷに対して実
際に成膜を行なう前に、ウエハ成膜時と略同種のガスを
用いて金属製の載置台の表面に成膜を施してプリコート
金属含有薄膜を形成して、載置台を覆う。この場合、ウ
エハには、Ｔｉ膜を形成することを目的としていること
から、このプリコート金属含有薄膜としてＴｉ金属を含
有させた薄膜、例えばＴｉ薄膜やＴｉＮ薄膜、或いはこ
れらの両薄膜を形成することになる。ここでは、上記両
薄膜を積層させる場合を例にとって説明する。
いて行なわれる成膜方法ついて図２も参照して説明す
る。本発明方法においては、半導体ウエハＷに対して実
際に成膜を行なう前に、ウエハ成膜時と略同種のガスを
用いて金属製の載置台の表面に成膜を施してプリコート
金属含有薄膜を形成して、載置台を覆う。この場合、ウ
エハには、Ｔｉ膜を形成することを目的としていること
から、このプリコート金属含有薄膜としてＴｉ金属を含
有させた薄膜、例えばＴｉ薄膜やＴｉＮ薄膜、或いはこ
れらの両薄膜を形成することになる。ここでは、上記両
薄膜を積層させる場合を例にとって説明する。
【００１６】まず、半導体ウエハＷを処理容器４内に導
入することなく、これを例えばロードロック室６４に待
機させておく。この状態では、図２（Ａ）に示すよう
に、金属製の載置台１６の表面には何ら膜が形成されて
おらず、載置台１６を構成する金属が剥き出し状態とな
っている。このように、載置台１６上に何も載置してい
ない状態において、成膜用ガスとしてＴｉＣｌ4 ガス
と、Ｈ2 ガスを、プラズマ用ガスとしてＡｒガスを、そ
れぞれシャワーヘッド２０から所定の流量で処理容器４
内に導入し、且つ真空引きポンプ１０により処理容器４
内を真空引きし、所定の圧力に維持する。
入することなく、これを例えばロードロック室６４に待
機させておく。この状態では、図２（Ａ）に示すよう
に、金属製の載置台１６の表面には何ら膜が形成されて
おらず、載置台１６を構成する金属が剥き出し状態とな
っている。このように、載置台１６上に何も載置してい
ない状態において、成膜用ガスとしてＴｉＣｌ4 ガス
と、Ｈ2 ガスを、プラズマ用ガスとしてＡｒガスを、そ
れぞれシャワーヘッド２０から所定の流量で処理容器４
内に導入し、且つ真空引きポンプ１０により処理容器４
内を真空引きし、所定の圧力に維持する。
【００１７】これと同時に、高周波電源５８より、１
３．５６ＭＨｚの高周波を上部電極であるシャワーヘッ
ド２０に印加して、シャワーヘッド２０と下部電極とし
ての載置台１６との間に高周波電界を加える。これによ
り、Ａｒガスがプラズマ化されて、ＴｉＣｌ4 ガスとＨ
2 ガスとの還元反応を推進し、図２（Ｂ）に示すように
載置台１６の表面全体にこれを覆うようにＴｉ薄膜６８
が形成されることになる。このＴｉ薄膜６８は、例えば
２００〜３００Å程度の厚みとなるように設定する。こ
のＴｉ薄膜６８は、後述するプリコート金属含有薄膜７
２の第１層目の薄膜となる。
３．５６ＭＨｚの高周波を上部電極であるシャワーヘッ
ド２０に印加して、シャワーヘッド２０と下部電極とし
ての載置台１６との間に高周波電界を加える。これによ
り、Ａｒガスがプラズマ化されて、ＴｉＣｌ4 ガスとＨ
2 ガスとの還元反応を推進し、図２（Ｂ）に示すように
載置台１６の表面全体にこれを覆うようにＴｉ薄膜６８
が形成されることになる。このＴｉ薄膜６８は、例えば
２００〜３００Å程度の厚みとなるように設定する。こ
のＴｉ薄膜６８は、後述するプリコート金属含有薄膜７
２の第１層目の薄膜となる。
【００１８】載置台１６の温度は、この載置台１６に埋
め込んだ抵抗加熱ヒータ１８により所定の温度に加熱さ
れる。また、プラズマにより加熱される傾向にある処理
容器４の側壁及びシャワーヘッド２０は、それぞれに設
けた容器用温調ジャケット６０及びヘッド用温調ジャケ
ット６６にそれぞれ冷媒を流し、これを所定の温度まで
冷却する。この時のプロセス条件は、載置台温度が、例
えば７００℃程度、容器側壁が１３０℃程度、シャワー
ヘッド２０が１３０℃程度であり、プロセス圧力は１Ｔ
ｏｒｒ程度、高周波電力が７００Ｗ程度である。また、
ガス流量は、例えばＴｉＣｌ4 ガスが２００〜３００ｓ
ｃｃｍ、Ｈ2 ガスが１．５〜２リットル／ｍｉｎ、Ａｒ
ガスが１リットル／ｍｉｎ程度である。
め込んだ抵抗加熱ヒータ１８により所定の温度に加熱さ
れる。また、プラズマにより加熱される傾向にある処理
容器４の側壁及びシャワーヘッド２０は、それぞれに設
けた容器用温調ジャケット６０及びヘッド用温調ジャケ
ット６６にそれぞれ冷媒を流し、これを所定の温度まで
冷却する。この時のプロセス条件は、載置台温度が、例
えば７００℃程度、容器側壁が１３０℃程度、シャワー
ヘッド２０が１３０℃程度であり、プロセス圧力は１Ｔ
ｏｒｒ程度、高周波電力が７００Ｗ程度である。また、
ガス流量は、例えばＴｉＣｌ4 ガスが２００〜３００ｓ
ｃｃｍ、Ｈ2 ガスが１．５〜２リットル／ｍｉｎ、Ａｒ
ガスが１リットル／ｍｉｎ程度である。
【００１９】このように、プリコート金属含有薄膜７２
の第１層目の薄膜、すなわちＴｉ薄膜６８を形成したな
らば、処理容器４内を真空引きし、プリコート金属含有
薄膜７２の第２層目の薄膜の形成に着手する。まず、成
膜用ガスとしてＴｉＣｌ4 ガスとＮ2 ガスを、それぞれ
シャワーヘッド２０から所定の流量で処理容器４内に導
入し、且つ真空引きポンプ１０により処理容器４内を所
定の圧力に維持する。この場合は、高周波を用いない
で、すなわちプラズマレスで、熱ＣＶＤにより図２
（Ｃ）に示すようにＴｉＮ薄膜７０を覆うように形成す
る。
の第１層目の薄膜、すなわちＴｉ薄膜６８を形成したな
らば、処理容器４内を真空引きし、プリコート金属含有
薄膜７２の第２層目の薄膜の形成に着手する。まず、成
膜用ガスとしてＴｉＣｌ4 ガスとＮ2 ガスを、それぞれ
シャワーヘッド２０から所定の流量で処理容器４内に導
入し、且つ真空引きポンプ１０により処理容器４内を所
定の圧力に維持する。この場合は、高周波を用いない
で、すなわちプラズマレスで、熱ＣＶＤにより図２
（Ｃ）に示すようにＴｉＮ薄膜７０を覆うように形成す
る。
【００２０】このＴｉＮ薄膜７０は例えば２００〜３０
０Å程度の厚みとなるように設定する。このＴｉＮ薄膜
７０は、後述するプリコート金属含有薄膜７２の第２層
目の薄膜となる。この時の、プロセス条件は、載置台温
度が例えば７００℃程度、容器側壁が１３０℃程度、シ
ャワーヘッド２０が１３０℃程度であり、プロセス圧力
は１Ｔｏｒｒ程度である。この時のガス流量は、例えば
ＴｉＣｌ4 ガスが１０ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガスが５０ｓｃｃ
ｍ程度である。このようにプリコート金属含有薄膜７２
を、Ｔｉ薄膜６８とＴｉＮ薄膜７０との２層構造にする
ことにより、Ｔｉ薄膜６８と載置台１６の載置面との密
着性が大幅に向上してこの剥離を防止することができ
る。
０Å程度の厚みとなるように設定する。このＴｉＮ薄膜
７０は、後述するプリコート金属含有薄膜７２の第２層
目の薄膜となる。この時の、プロセス条件は、載置台温
度が例えば７００℃程度、容器側壁が１３０℃程度、シ
ャワーヘッド２０が１３０℃程度であり、プロセス圧力
は１Ｔｏｒｒ程度である。この時のガス流量は、例えば
ＴｉＣｌ4 ガスが１０ｓｃｃｍ、Ｎ2 ガスが５０ｓｃｃ
ｍ程度である。このようにプリコート金属含有薄膜７２
を、Ｔｉ薄膜６８とＴｉＮ薄膜７０との２層構造にする
ことにより、Ｔｉ薄膜６８と載置台１６の載置面との密
着性が大幅に向上してこの剥離を防止することができ
る。
【００２１】このようにして２層構造の重金属汚染防止
用のプリコート金属含有薄膜７２の形成が完了したなら
ば、次に、ウエハ表面への実際の成膜操作に移行する。
まず、ウエハＷを開かれたゲートバルブ６２（図１参
照）を介してロードロック室６４から処理容器４内に搬
入し（図２（Ｃ））、これを載置台１６上に載置する
（図２（Ｅ））。そして、処理容器４内を気密にした状
態で成膜処理を開始する。まず、ここではウエハ表面に
Ｔｉ膜を成膜する。このＴｉ膜の成膜は、例えば先のプ
リコート金属含有薄膜７２のＴｉ薄膜６８の成膜時と同
じ成膜ガス及びプロセス条件で行なう。すなわち、成膜
用ガスとしてＴｉＣｌ4 ガスとＨ2 ガスを、プラズマ用
ガスとしてＡｒガスを、それぞれ所定の流量で処理容器
４内に導入し、真空引きにより処理容器４内を所定の圧
力に維持する。そして、プラズマにアシストされた還元
反応により図２（Ｆ）に示すようにウエハ表面に金属含
有膜としてＴｉ膜７４を所定の厚みだけ成膜する。
用のプリコート金属含有薄膜７２の形成が完了したなら
ば、次に、ウエハ表面への実際の成膜操作に移行する。
まず、ウエハＷを開かれたゲートバルブ６２（図１参
照）を介してロードロック室６４から処理容器４内に搬
入し（図２（Ｃ））、これを載置台１６上に載置する
（図２（Ｅ））。そして、処理容器４内を気密にした状
態で成膜処理を開始する。まず、ここではウエハ表面に
Ｔｉ膜を成膜する。このＴｉ膜の成膜は、例えば先のプ
リコート金属含有薄膜７２のＴｉ薄膜６８の成膜時と同
じ成膜ガス及びプロセス条件で行なう。すなわち、成膜
用ガスとしてＴｉＣｌ4 ガスとＨ2 ガスを、プラズマ用
ガスとしてＡｒガスを、それぞれ所定の流量で処理容器
４内に導入し、真空引きにより処理容器４内を所定の圧
力に維持する。そして、プラズマにアシストされた還元
反応により図２（Ｆ）に示すようにウエハ表面に金属含
有膜としてＴｉ膜７４を所定の厚みだけ成膜する。
【００２２】また、必要ならば、次に、このＴｉ膜７４
の上に、図２（Ｇ）に示すように金属含有膜としてＴｉ
Ｎ膜７６を成膜して、例えばバリヤメタルとしたり、配
線構造にしたりする。このＴｉＮ膜７６の成膜ガス及び
プロセス条件も例えば、先のプリコート金属含有薄膜７
２のＴｉＮ薄膜７０の成膜時と同じ成膜ガス及びプロセ
ス条件で行なう。すなわち、成膜用ガスとしてＴｉＣｌ
4 ガスとＮ2 ガスを用いてプラズマレスのＣＶＤにより
成膜を行なう。このように、プリコート金属含有薄膜７
２を一旦形成したならば、一定枚数、例えば２０〜２５
枚程度のウエハの成膜処理を連続的に行なうが、この
間、チタン化合物などの反応副生成物が処理容器４内や
内部構造物に付着形成されるので、上述したように一定
枚数のウエハの成膜処理が完了した時に容器内のクリー
ニング処理を行なう。
の上に、図２（Ｇ）に示すように金属含有膜としてＴｉ
Ｎ膜７６を成膜して、例えばバリヤメタルとしたり、配
線構造にしたりする。このＴｉＮ膜７６の成膜ガス及び
プロセス条件も例えば、先のプリコート金属含有薄膜７
２のＴｉＮ薄膜７０の成膜時と同じ成膜ガス及びプロセ
ス条件で行なう。すなわち、成膜用ガスとしてＴｉＣｌ
4 ガスとＮ2 ガスを用いてプラズマレスのＣＶＤにより
成膜を行なう。このように、プリコート金属含有薄膜７
２を一旦形成したならば、一定枚数、例えば２０〜２５
枚程度のウエハの成膜処理を連続的に行なうが、この
間、チタン化合物などの反応副生成物が処理容器４内や
内部構造物に付着形成されるので、上述したように一定
枚数のウエハの成膜処理が完了した時に容器内のクリー
ニング処理を行なう。
【００２３】このクリーニング処理は、クリーニングガ
スとしてＣｌＦ系ガス、例えばＣｌＦ3 ガスを処理容器
４内に流しつつ載置台１６、シャワーヘッド２０、容器
側壁等を一定の温度に維持し、内部に付着しているチタ
ン塩化物を気化させて除去することにより行なわれる。
このクリーニング処理の際、先に載置台１６に形成した
プリコート金属含有薄膜７２も除去されてしまうので、
次にウエハ成膜を行なう前には、再度、前述した工程に
よりプリコート金属含有薄膜７２の成膜を行ない、その
後、ウエハに対して実際の成膜処理を行なうことにな
る。このように、ウエハ成膜前に、金属製の載置台１６
にウエハ成膜に含まれる金属と同じ金属を含む薄膜をプ
リコート金属含有薄膜７２として形成して載置台表面を
覆うようにしたので、載置台１６の金属原子が外側に出
ることが抑制され、ウエハに対して、載置台１６の構成
金属に起因する重金属汚染が生ずることを防止すること
ができる。
スとしてＣｌＦ系ガス、例えばＣｌＦ3 ガスを処理容器
４内に流しつつ載置台１６、シャワーヘッド２０、容器
側壁等を一定の温度に維持し、内部に付着しているチタ
ン塩化物を気化させて除去することにより行なわれる。
このクリーニング処理の際、先に載置台１６に形成した
プリコート金属含有薄膜７２も除去されてしまうので、
次にウエハ成膜を行なう前には、再度、前述した工程に
よりプリコート金属含有薄膜７２の成膜を行ない、その
後、ウエハに対して実際の成膜処理を行なうことにな
る。このように、ウエハ成膜前に、金属製の載置台１６
にウエハ成膜に含まれる金属と同じ金属を含む薄膜をプ
リコート金属含有薄膜７２として形成して載置台表面を
覆うようにしたので、載置台１６の金属原子が外側に出
ることが抑制され、ウエハに対して、載置台１６の構成
金属に起因する重金属汚染が生ずることを防止すること
ができる。
【００２４】また、ウエハ成膜時に、プリコート金属含
有薄膜７２中に含まれるＴｉ金属が、ウエハＷ側に移動
しても、ウエハＷの成膜中に含まれる金属と同じ金属な
ので、この点よりも重金属汚染が生ずることもない。更
に、載置台１６には、例えばハステロイなどの金属材料
を用いているので、導電性が良く、従って、プラズマ成
膜時に、載置台１６の面内に電位差が生じたり、これと
容器側壁との間に電位差が生じたりすることがなくな
る。このため、電位差に起因するプラズマ密度の偏りを
抑制でき、プラズマ密度を均一化させることができると
共に、これを安定した状態で形成維持することができ
る。また、載置台１６は熱伝導性の良好な金属で形成さ
れているので、これがセラミック材で形成されている場
合と比較して、熱伝導効率を向上させることができる。
有薄膜７２中に含まれるＴｉ金属が、ウエハＷ側に移動
しても、ウエハＷの成膜中に含まれる金属と同じ金属な
ので、この点よりも重金属汚染が生ずることもない。更
に、載置台１６には、例えばハステロイなどの金属材料
を用いているので、導電性が良く、従って、プラズマ成
膜時に、載置台１６の面内に電位差が生じたり、これと
容器側壁との間に電位差が生じたりすることがなくな
る。このため、電位差に起因するプラズマ密度の偏りを
抑制でき、プラズマ密度を均一化させることができると
共に、これを安定した状態で形成維持することができ
る。また、載置台１６は熱伝導性の良好な金属で形成さ
れているので、これがセラミック材で形成されている場
合と比較して、熱伝導効率を向上させることができる。
【００２５】図２に示した工程においては、プリコート
金属含有薄膜７２を形成する場合に、第１層目のＴｉ薄
膜６８を形成した後に、第２層目のＴｉＮ薄膜７０を堆
積させて積層するようにしたが、これに限定されず、例
えば図３に示すように構成してもよい。すなわち、図３
（Ａ）に示すように、載置台１６の表面に、先の第１層
目のＴｉ薄膜６８の形成時と同様な成膜方法を用いて、
少し厚目のＴｉ薄膜８０を形成する。そして、図３
（Ｂ）に示すように、処理容器４内にＮ2 ガスを流しつ
つプラズマを立てて、先の少し厚目のＴｉ薄膜８０の表
面部分を窒化処理する。これにより、図３（Ｃ）に示す
ように、Ｔｉ薄膜８０の表面部分、或いはもとのＴｉ薄
膜８０の上半分程度を窒化処理して第２層目のＴｉＮ薄
膜８２を形成し、２層構造のプリコート金属含有薄膜７
２を形成するようにしてもよい。
金属含有薄膜７２を形成する場合に、第１層目のＴｉ薄
膜６８を形成した後に、第２層目のＴｉＮ薄膜７０を堆
積させて積層するようにしたが、これに限定されず、例
えば図３に示すように構成してもよい。すなわち、図３
（Ａ）に示すように、載置台１６の表面に、先の第１層
目のＴｉ薄膜６８の形成時と同様な成膜方法を用いて、
少し厚目のＴｉ薄膜８０を形成する。そして、図３
（Ｂ）に示すように、処理容器４内にＮ2 ガスを流しつ
つプラズマを立てて、先の少し厚目のＴｉ薄膜８０の表
面部分を窒化処理する。これにより、図３（Ｃ）に示す
ように、Ｔｉ薄膜８０の表面部分、或いはもとのＴｉ薄
膜８０の上半分程度を窒化処理して第２層目のＴｉＮ薄
膜８２を形成し、２層構造のプリコート金属含有薄膜７
２を形成するようにしてもよい。
【００２６】また、上記プリコート金属含有薄膜７２
は、２層構造の場合を例にとって説明したが、これに限
定されず、例えばプリコート金属含有薄膜７２として図
４に示すようにＴｉ薄膜６８のみの１層構造としてもよ
いし、或いはＴｉＮ薄膜７０のみの１層構造としてもよ
い。いずれにしても、ウエハの成膜中に含まれる金属と
同じ金属を含む薄膜で、金属製の載置台１６の表面を覆
うようにすれば、その構造や金属の種類は問わない。
尚、上記実施例においては、成膜中に含有される金属と
してチタンを例にとって説明したが、これに限定され
ず、他の金属、例えばタングステン、モリブデン、アル
ミニウム等にも適用できるのは勿論である。更に、被処
理体としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス基
板、ＬＣＤ基板等にも適用することができる。
は、２層構造の場合を例にとって説明したが、これに限
定されず、例えばプリコート金属含有薄膜７２として図
４に示すようにＴｉ薄膜６８のみの１層構造としてもよ
いし、或いはＴｉＮ薄膜７０のみの１層構造としてもよ
い。いずれにしても、ウエハの成膜中に含まれる金属と
同じ金属を含む薄膜で、金属製の載置台１６の表面を覆
うようにすれば、その構造や金属の種類は問わない。
尚、上記実施例においては、成膜中に含有される金属と
してチタンを例にとって説明したが、これに限定され
ず、他の金属、例えばタングステン、モリブデン、アル
ミニウム等にも適用できるのは勿論である。更に、被処
理体としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス基
板、ＬＣＤ基板等にも適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜方法
及び成膜装置によれば、次のような優れた作用効果を発
揮することができる。金属製の載置台の表面に、被処理
体に形成する金属含有薄膜と同じ金属を含むプリコート
金属含有薄膜を付着させて覆うようにしたので、この薄
膜に載置台を構成する金属原子が閉じ込められて外側に
出ることがなくなり、被処理体に対する重金属汚染を防
止することができる。これにより、重金属汚染を心配す
ることなく導電性の良好な金属材料により載置台を形成
できるので、プラズマ分布に悪影響を与える電位差が生
ずることを防止でき、プラズマを安定的に且つ均一な分
布状態で形成することができる。また、被処理体にチタ
ン膜やチタンナイトライド膜を形成する際に、プリコー
ト金属含有薄膜として、チタン薄膜とチタンナイトライ
ド薄膜との積層構造を採用することにより、チタン薄膜
の載置台に対する密着性を向上させることができ、これ
が剥がれることを抑制することができる。
及び成膜装置によれば、次のような優れた作用効果を発
揮することができる。金属製の載置台の表面に、被処理
体に形成する金属含有薄膜と同じ金属を含むプリコート
金属含有薄膜を付着させて覆うようにしたので、この薄
膜に載置台を構成する金属原子が閉じ込められて外側に
出ることがなくなり、被処理体に対する重金属汚染を防
止することができる。これにより、重金属汚染を心配す
ることなく導電性の良好な金属材料により載置台を形成
できるので、プラズマ分布に悪影響を与える電位差が生
ずることを防止でき、プラズマを安定的に且つ均一な分
布状態で形成することができる。また、被処理体にチタ
ン膜やチタンナイトライド膜を形成する際に、プリコー
ト金属含有薄膜として、チタン薄膜とチタンナイトライ
ド薄膜との積層構造を採用することにより、チタン薄膜
の載置台に対する密着性を向上させることができ、これ
が剥がれることを抑制することができる。
【図１】本発明の成膜装置の一実施例を示す構成図であ
る。
る。
【図２】本発明方法を説明するための工程図である。
【図３】本発明方法の変形例を示す工程図である。
【図４】本発明方法の他の変形例を示す工程図である。
２ 成膜装置 ４ 処理容器 １６ 載置台 １８ 抵抗加熱ヒータ ２０ シャワーヘッド ５８ 高周波電源 ６８ Ｔｉ薄膜 ７０ ＴｉＮ薄膜 ７２ プリコート金属含有薄膜 ７４ Ｔｉ膜（金属含有膜） ７６ ＴｉＮ膜（金属含有膜） ８０ Ｔｉ薄膜 ８２ ＴｉＮ薄膜 Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (6)
- 【請求項１】 処理容器内の金属製の載置台上に載置さ
れた被処理体に対して金属含有膜を形成する成膜方法に
おいて、前記載置台の表面に前記金属含有膜と同じ金属
を含むプリコート金属含有薄膜を形成し、その後、前記
被処理体を前記載置台上に載置した状態で前記被処理体
の表面に前記金属含有膜を形成するようにしたことを特
徴とする成膜方法。 - 【請求項２】 前記金属含有膜は、チタン（Ｔｉ）膜、
またはチタンナイトライド（ＴｉＮ）膜よりなることを
特徴とする請求項１記載の成膜方法。 - 【請求項３】 前記プリコート金属含有薄膜は、チタン
薄膜または、チタンナイトライド薄膜の単層構造、或い
はこれらの２層構造よりなることを特徴とする請求項２
記載の成膜方法。 - 【請求項４】 前記チタンナイトライド薄膜は、前記チ
タン薄膜の表面部分を窒化処理することにより形成され
ることを特徴とする請求項３記載の成膜方法。 - 【請求項５】 前記チタンナイトライド薄膜は、前記チ
タン薄膜を形成し、この上に前記チタンナイトライド薄
膜を積層させることによって形成されることを特徴とす
る請求項３記載の成膜方法。 - 【請求項６】 処理容器内の金属製の載置台上に載置さ
れた被処理体に対して金属含有膜を形成する成膜装置に
おいて、前記載置台の表面には、前記金属含有膜に含ま
れる金属と同じ金属を含むプリコート金属含有薄膜が形
成されることを特徴とする成膜装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP14585597A JP3624628B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 成膜方法及び成膜装置 |
| US09/071,156 US5942282A (en) | 1997-05-20 | 1998-05-04 | Method for depositing a titanium film |
| TW087107232A TW399237B (en) | 1997-05-20 | 1998-05-11 | Film forming method and apparatus |
| KR1019980017960A KR100355321B1 (ko) | 1997-05-20 | 1998-05-19 | 성막방법및장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14585597A JP3624628B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 成膜方法及び成膜装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2004300879A Division JP2005068559A (ja) | 2004-10-15 | 2004-10-15 | 成膜方法及び成膜装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321558A true JPH10321558A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3624628B2 JP3624628B2 (ja) | 2005-03-02 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP2004273648A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-09-30 | Tokyo Electron Ltd | プリコート層の形成方法及び成膜方法 |
| JP2004356612A (ja) * | 2002-10-02 | 2004-12-16 | Genus Inc | 原子層堆積法および化学気相成長法の均一性および再現性を向上するパッシベーション方法 |
| JP2005171386A (ja) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体素子製造装備の洗浄方法 |
| WO2006135007A1 (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-21 | Tokyo Electron Limited | 成膜およびクリーニング方法 |
| WO2007034624A1 (ja) * | 2005-09-26 | 2007-03-29 | Tokyo Electron Limited | 基板処理方法および記録媒体 |
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| JP2008010579A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Renesas Technology Corp | 半導体装置製造装置 |
| JP2009057638A (ja) * | 2003-01-31 | 2009-03-19 | Tokyo Electron Ltd | 処理方法 |
| JP4547744B2 (ja) * | 1999-11-17 | 2010-09-22 | 東京エレクトロン株式会社 | プリコート膜の形成方法、成膜装置のアイドリング方法、載置台構造及び成膜装置 |
| JP2014159625A (ja) * | 2013-01-22 | 2014-09-04 | Tokyo Electron Ltd | ＴｉＮ膜の成膜方法および記憶媒体 |
| KR20190087304A (ko) | 2018-01-15 | 2019-07-24 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 프리코팅 방법 및 성막 방법 |
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- 1998-05-19 KR KR1019980017960A patent/KR100355321B1/ko not_active IP Right Cessation
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