TWI428987B - Film Forming Method and Memory Media of Titanium (Ti) Membrane - Google Patents

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Description

鈦(Ti)系膜之成膜方法及記憶媒體
本發明係關於一種在腔室內由噴氣頭排出含Ti的處理氣體而在配置於腔室內之載置台的被處理基板的表面形成含有Ti元素之膜(Ti系膜)的鈦(Ti)系膜之成膜方法及記憶有用以執行Ti系膜之成膜方法之程式的記憶媒體。
在半導體元件之製造中，為對應最近之高密度化及高積體化的請求，傾向將電路構成形成為多層配線構造，因此，供作為下層之半導體基板與上層之配線層之連接部的接觸孔、或作為上下之配線層彼此之連接部的導通孔(via hole)等之層間的電性連接之用的埋設技術已日漸重要。
為了形成用在如上所示之接觸孔或導通孔之埋設的金屬或合金與下層之Si基板或poly-Si層的接觸，在該等之埋設之前，先在接觸孔或導通孔的內側進行Ti膜的成膜。
如上所示的Ti膜自以往以來係使用物理蒸鍍(PVD)予以成膜，但是隨著元件的微細化及高積體化的要求，漸漸大部分使用階梯覆蓋性(step coverage)更為良好的化學蒸鍍(CVD)。
關於Ti膜之CVD成膜係已提出如下所示之技術：以 成膜氣體而言，係使用TiCl4 氣體、H2 氣體、Ar氣體，透過噴氣頭將該等氣體導入腔室，在內建有加熱器的承座(susceptor)上已載置好作為半導體基板的半導體晶圓的狀態下一面加熱至預定溫度，一面對平行平板電極施加高頻電力，藉由將上述氣體電漿化而使TiCl4 氣體及H2 氣體反應的電漿CVD來進行Ti膜之成膜(例如日本專利特開2003-313666號公報)。
如上所示藉由電漿CVD進行Ti膜之成膜時，係在腔室內形成不需要的膜，因而藉由ClF3 氣體將已結束習知之Ti成膜的腔室內進行潔淨，接著，為了整頓腔室內的狀態，與成膜處理相同地使用TiCl4 氣體及H2 氣體，且以與Ti膜成膜時相同的溫度，進行在腔室內壁、承座及噴氣頭形成Ti膜的預塗佈處理，之後如上所述，對半導體晶圓進行Ti膜的成膜。
但是，以往，以構成承座的材料而言，大部分係使用屬於熱傳導性高之陶瓷的AlN，當以ClF3 氣體進行潔淨處理時，藉由AlN及ClF3 的反應，產生屬於AlF系物質的AlFx (x為自然數)。接著，該AlF系物質係在預塗佈處理時昇華而附著在噴氣頭表面。AlF系物質由於密接性較弱，因此當將Ti膜進行預塗佈，亦在成膜製程時發生預塗膜的膜剝離而有造成微粒之原因之虞。此外，在成膜製程中，藉由成膜氣體將預塗膜予以還原，因而會有噴氣頭表面及預塗膜之間的AlF系物質溶出於成膜氣體中之虞。此時，會有因溶出於成膜氣體中的AlF系物質而使晶圓 表面受到污染的可能性。
此外，在進行預塗佈處理時，成膜氣體所含有的Ti會與噴氣頭所含有的Ni反應而形成NiTi，將其取入預塗膜中，之後會有溶出於成膜製程中而使晶圓表面受到污染的可能性。
本發明之目的在提供一種鈦(Ti)系膜之成膜方法，其在設有至少表面由含Al材料所構成之載置台的腔室內，將基板載置於該載置台且使用含Ti的處理氣體而在基板上形成Ti系膜時，在成膜中難以發生噴氣頭之預塗膜的膜剝離及金屬污染。
此外，提供一種記憶媒體係記憶有用以執行如上所示之方法的程式。
根據本發明之第1觀點，係提供一種鈦(Ti)系膜之成膜方法，係使用具有：用以收納被處理體之腔室；在前述腔室內使含有Ti的處理氣體噴出的氣體噴出構件；在前述腔室內載置被處理體且至少表面由含Al材料構成的載置台；以及將前述載置台加熱的加熱手段的裝置，將Ti系膜成膜在被處理體表面的Ti系膜之成膜方法，其係包含：在被處理體不存在於前述載置台的狀態下，將含氟的潔淨氣體導入前述腔室內，以潔淨前述腔室內；在被處理體不存在於前述載置台之上的狀態下，藉由前述加熱手段將前述載置台加熱，並且由前述氣體噴出構件使前述處 理氣體噴出至前述腔室內，至少在前述氣體噴出構件的表面形成預塗膜；以及之後，在藉由前述加熱手段將前述載置台加熱的狀態下，將被處理體載置於其上，且將前述處理氣體供給至前述腔室內，藉此將Ti系膜成膜在被處理體，在形成前述預塗膜時，使前述載置台的溫度低於進行前述Ti系膜之成膜時的溫度。
在上述第1觀點中，前述載置台係可使用由AlN所構成者，而且前述氣體噴出構件係可使用至少表面由含Ni材料所構成者。
此外，在形成前述預塗膜時，最好將前述載置台的溫度設在500℃以下，且最好將前述氣體噴出構件的溫度設在300至480℃。此外，在進行前述潔淨時，最好將前述載置台的溫度設在170至250℃。
此外，在形成前述預塗膜時以及在進行前述Ti系膜之成膜時，最好藉由含有Ti的原料氣體與還原氣體進行Ti系膜的成膜。在形成前述預塗膜時，最好交替供給含有Ti的原料氣體與還原氣體。此外，在形成預塗膜時，亦可對預塗膜施行氮化處理。以前述Ti系膜而言，係可使用Ti膜，此時可使用TiCl4 氣體與H2 氣體作為前述處理氣體。此外，在前述Ti系膜之成膜步驟結束之後，亦可對Ti膜施行氮化處理。
此外，最好自前述潔淨結束之後，將前述載置台的溫度升溫至形成前述預塗膜時之溫度為止的時間設為60分鐘以下。以前述潔淨氣體而言，係可使用ClF3 氣體。以 前述氣體噴出構件而言，典型而言，係可使用與前述載置台相對向設置且形成有複數個氣體噴出孔的噴氣頭。
根據本發明之第2觀點，係提供一種記憶媒體，係記憶有在電腦上進行動作，以控制成膜裝置之程式的記憶媒體，該成膜裝置係具有：用以收納被處理體之腔室；在前述腔室內使含有Ti的處理氣體噴出的氣體噴出構件；在前述腔室內載置被處理體且至少表面由含Al材料構成的載置台；以及將前述載置台加熱的加熱手段，而且將Ti系膜成膜在被處理體表面，其中，前述程式在執行時以進行如下所示之Ti系膜之成膜方法的方式使電腦控制前述成膜裝置，該Ti系膜之成膜方法係包含：在被處理體不存在於前述載置台的狀態下，將含氟的潔淨氣體導入前述腔室內，以潔淨前述腔室內；在被處理體不存在於前述載置台之上的狀態下，藉由前述加熱手段將前述載置台加熱，並且由前述氣體噴出構件使前述處理氣體噴出至前述腔室內，至少在前述氣體噴出構件的表面形成預塗膜；以及之後，在藉由前述加熱手段將前述載置台加熱的狀態下，將被處理體載置於其上，且將前述處理氣體供給至前述腔室內，藉此將Ti系膜成膜在被處理體，在形成前述預塗膜時，使前述載置台的溫度低於進行前述Ti系膜之成膜時的溫度。
其中，在本發明中，氣體的流量單位係使用mL/min，但是由於氣體係依溫度及氣壓而使體積產生大幅變化，因此，在本發明中，係使用換算成標準狀態下的值。其中 ，換算成標準狀態下的流量一般係以sccm(Standard Cubic Centimeter per Minutes)表記，因此併記sccm。在此的標準狀態係溫度0℃(273.15K)、氣壓1atm(101325Pa)的狀態(STP)。
根據本發明，由於以使載置台的溫度低於用以形成Ti系膜之溫度的溫度，最好以500℃以下形成預塗膜，因此，可抑制在潔淨時形成在載置台的AlF系物質昇華。藉此，可減低AlF系物質附著在氣體噴出構件的表面，而且可抑制在成膜中發生氣體噴出構件之預塗膜的膜剝離及金屬污染。此外，藉由以低於習知技術的溫度進行預塗膜，即使在氣體噴出構件的表面為Ni的情形下，亦可抑制Ni與處理氣體中所含之Ti進行反應，因此可抑制因形成有NiTi層而發生微粒源或發生Ni的變色變質。
以下參照所附圖示具體說明本發明之實施形態。
第1圖係顯示用在實施本發明之一實施形態之Ti膜之成膜方法的Ti膜成膜裝置之一例的概略剖視圖。該Ti膜成膜裝置100係構成為藉由在平行平板電極形成高頻電場，一面形成電漿，一面進行CVD成膜的電漿CVD成膜裝置。
該Ti膜成膜裝置100係具有大致圓筒狀的腔室1。在腔室1的內部係在藉由設在其中央下部的圓筒狀支持構件3予以支持的狀態下配置有用以水平支持作為被處理基 板之晶圓W之以AlN所構成的承座2。在承座2的外緣部設有用以導引晶圓W的導引環4。此外，在承座2埋設有由陶瓷所構成的加熱器5，該加熱器5係藉由由加熱器電源6予以供電而將作為被處理基板的晶圓W加熱至預定溫度。在承座2的表面附近係埋設有作為平行平板電極的下部電極發揮功能的電極8，該電極8係予以接地。
在腔室1的天壁1a係隔介絕緣構件9設有亦作為平行平板電極的上部電極發揮功能的噴氣頭10。該噴氣頭10係由上段塊體10a、中段塊體10b、下段塊體10c所構成，呈大致圓盤狀。上段塊體10a係具有：與中段塊體10b及下段塊體10c一起構成噴氣頭本體部的水平部10d、及在該水平部10d的外周上方相連續的環狀支持部10e，而且形成為凹狀。接著，藉由該環狀支持部10e來支持噴氣頭10整體。接著，在下段塊體10c係交替形成有用以排出氣體的噴出孔17及18。在上段塊體10a的上面係形成有第1氣體導入口11及第2氣體導入口12。在上段塊體10a之中，係由第1氣體導入口11分歧出複數個氣體通路13。在中段塊體10b係形成有氣體通路15，上述氣體通路13透過以水平延伸的連通路13a而與該等氣體通路15相連通。此外，該氣體通路15係與下段塊體10c的噴出孔17相連通。此外，在上段塊體10a之中，係由第2氣體導入口12分歧出複數個氣體通路14。在中段塊體10b係形成有氣體通路16，且上述氣體通路14係與該等氣體通路16相連通。此外，該氣體通路16係與在中段 塊體10b內以水平延伸的連通路16a相連接，該連通路16a係與下段塊體10c的複數個噴出孔18相連通。接著，上述第1及第2氣體導入口11、12係與氣體供給機構20之氣體線相連接。
氣體供給機構20係具有：用以供給作為潔淨氣體之ClF3 氣體的ClF3 氣體供給源21；用以供給作為Ti化合物氣體之TiCl4 氣體的TiCl4 氣體供給源22；用以供給Ar氣體的Ar氣體供給源23；用以供給作為還原氣體之H2 氣體的H2 氣體供給源24；用以供給作為氮化氣體之NH3 氣體的NH3 氣體供給源25；以及用以供給N2 氣體的N2 氣體供給源26。接著，分別在ClF3 氣體供給源21連接有ClF3 氣體供給線27及30b，在TiCl4 氣體供給源22連接有TiCl4 氣體供給線28，在Ar氣體供給源23連接有Ar氣體供給線29，在H2 氣體供給源24連接有H2 氣體供給線30，在NH3 氣體供給源25連接有NH3 氣體供給線30a，在N2 氣體供給源26連接有N2 氣體供給線30c。接著，在各氣體線係包夾質量流量控制器(Mass flow controller)32及質量流量控制器32而設有2個閥31。
在前述第1氣體導入口11連接有由TiCl4 氣體供給源22延伸的TiCl4 氣體供給線28，在該TiCl4 氣體供給線28係連接有由ClF3 氣體供給源21延伸的ClF3 氣體供給線27及由Ar氣體供給源23延伸的Ar氣體供給線29。此外，在前述第2氣體導入口12係連接有由H2 氣體供給源24延伸的H2 氣體供給線30，在該H2 氣體供給線30 係連接有由NH3 氣體供給源25延伸的NH3 氣體供給線30a、由N2 氣體供給源26延伸的N2 氣體供給線30c及由ClF3 氣體供給源21延伸的ClF3 氣體供給線30b。因此，在製程時，來自TiCl4 氣體供給源22的TiCl4 氣體係與來自Ar氣體供給源23的Ar氣體一起透過TiCl4 氣體供給線28而由噴氣頭10的第1氣體導入口11到達噴氣頭10內，經由氣體通路13、15而由噴出孔17排出至腔室1內，另一方面，來自H2 氣體供給源24的H2 氣體係透過H2 氣體供給線30而由噴氣頭10的第2氣體導入口12到達噴氣頭10內，經由氣體通路14、16而由噴出孔18排出至腔室1內。亦即，噴氣頭10係形成將TiCl4 氣體及H2 氣體完全獨立地供給至腔室1內的後混合型(postmix type)，該等氣體係在排出後相混合而發生反應。其中，亦可為在將TiCl4 氣體及H2 氣體相混合後的狀態下將該等氣體供給至腔室1內的預混合型(premix type)，而不限於此。
在噴氣頭10係透過整合器33而連接有高頻電源34，由該高頻電源34將高頻電力供給至噴氣頭10。藉由由高頻電源34供給高頻電力，將透過噴氣頭10而供給至腔室1內的氣體電漿化而進行成膜處理。
此外，在噴氣頭10之上段塊體10a的水平部10d係設有用以將噴氣頭10加熱的加熱器45。在該加熱器45係連接有加熱器電源46，藉由由加熱器電源46供電至加熱器45而將噴氣頭10加熱至所希望的溫度。在上段塊體 10a的凹部，為了提升加熱器45的加熱效率而設有隔熱構件47。
在腔室1之底壁1b的中央部係形成有圓形孔洞35，在底壁1b係以覆蓋該孔洞35的方式設有朝向下方突出的排氣室36。在排氣室36的側面係連接有排氣管37，在該排氣管37係連接有排氣裝置38。接著，可藉由使該排氣裝置38動作，而將腔室1內減壓至預定的真空度。
在承座2係以可相對於承座2的表面突設的方式設置用以支持晶圓W而使其升降的3支(僅圖示2支)晶圓支持銷39，該等晶圓支持銷39係固定在支持板40。接著，晶圓支持銷39係藉由氣缸等驅動機構41而透過支持板40予以升降。
在腔室1的側壁係設有：用以在與腔室1鄰接設置之未圖示的晶圓搬送室之間進行晶圓W之搬入搬出的搬入搬出口42；以及將該搬入搬出口42進行開閉的閘閥(gate valve)43。
作為Ti膜成膜裝置100之構成部的加熱器電源6及46、閥31、質量流量控制器32、整合器33、高頻電源34等係形成與由電腦等構成的控制部50相連接而予以控制的構成。此外，在控制部50係連接有：由工程管理者為了管理Ti膜成膜裝置100而進行指令之輸入操作等的鍵盤、或將Ti膜成膜裝置100的運轉狀況可視化而予以顯示的顯示器等所構成的使用者界面51。此外，在控制部50係連接有記憶部52，其係儲放有用以利用控制部50的 控制實現由Ti膜成膜裝置100所執行之各種處理的控制程式或按照處理條件使Ti膜成膜裝置100之各構成部執行處理的程式(program)亦即題材(recipe)。題材係記憶在記憶部52中的記憶媒體。記憶媒體係可為如硬碟般之固定者，亦可為CDROM、DVD等具可搬性者。此外，亦可由其他裝置透過例如專用線路而適當傳送題材。接著，視需要利用來自使用者界面51的指示等由記憶部52叫出任意題材而使控制部50執行，藉此在控制部50的控制下，進行Ti膜成膜裝置100之所希望的處理。
接著說明有關以上所示之Ti膜成膜裝置100中之本實施形態的Ti膜成膜方法。
在本實施形態中，如第2圖所示，就複數個晶圓依序反覆進行潔淨步驟(步驟1)、預塗佈步驟(步驟2)、成膜步驟(步驟3)及氮化步驟(步驟4)。其中，潔淨步驟及預塗佈步驟亦可按預定片數的晶圓來進行。
首先說明步驟1的潔淨步驟。
在該步驟中，係在以前之Ti膜成膜之後，在晶圓未存在於腔室1內的狀態下，將ClF3 氣體導入腔室1內，而進行乾式潔淨(dry cleaning)。乾式潔淨係一面藉由加熱器5將承座2加熱一面進行，此時的溫度以170至250℃為佳。藉由如上所示以較低的溫度進行潔淨，抑制ClF3 氣體與構成承座2的AlN的反應，而可減少形成在承座2之AlF系物質AlFx 的量。其中，在潔淨步驟中，除了ClF3 以外，亦可使用NF3 、F2 等其他氟系氣體。
接著說明步驟2的預塗佈步驟。該預塗佈步驟係在潔淨步驟之後，藉由排氣裝置38將腔室1內形成中斷狀態，一面將Ar氣體及N2 氣體導入腔室1內，一面藉由加熱器5將承座2升溫之後進行。
在該預塗佈步驟中，在晶圓W未存在於腔室1內的狀態下，如上所述進行升溫，在承座2的溫度穩定在預定溫度的時間點，透過噴氣頭10將Ar氣體、H2 氣體及TiCl4 氣體以預定流量導入。接著，由高頻電源34將高頻電力施加至噴氣頭10，將已導入腔室1內的Ar氣體、H2 氣體及TiCl4 氣體電漿化而使該等氣體反應，在腔室1內壁、排氣室36內壁、噴氣頭10及承座2形成極薄的Ti膜。然後接下來停止TiCl4 氣體，形成流動H2 氣體及Ar氣體的狀態，流通作為氮化氣體的NH3 氣體，並且由高頻電源34對噴氣頭10施加高頻電力，而將該等氣體電漿化而將Ti膜氮化。將該Ti膜形成及氮化處理反覆複數次，例如反覆70次，而形成預塗膜。
在該預塗佈步驟中係使承座2的溫度低於後述之成膜步驟時之溫度來進行。
如上所示，根據第3圖至第6圖之模式圖詳細說明有關使預塗佈步驟中之承座溫度低於成膜步驟之溫度的理由。
由於在潔淨步驟中係供給ClF3 氣體，因此其在承座2的表面與作為其構成材料的AlN進行反應，如第3圖所示，產生屬於AlF系物質的AlFx 而附著在承座2而形成 AlFx 膜60。以往係在之後將承座2升溫至與成膜步驟相同的溫度而實施預塗佈，因此，在升溫過程中AlFx 由AlFx 膜60昇華，如第4圖所示，附著在噴氣頭10的表面而形成AlFx 膜61。接著，當在該狀態下實施預塗佈步驟時，如第5圖所示，在AlFx 膜60的上面及AlFx 膜61的下面形成有預塗膜62。該AlFx 的密接性較弱而易於剝離，因此在成膜步驟中，由噴氣頭10的AlFx 膜61的部分剝離預塗膜62，而產生形成微粒原因的問題。
相對於此，如本實施形態所示，藉由形成為使進行預塗佈步驟時之承座2的溫度低於成膜步驟的溫度，可抑制形成在承座2的AlFx 昇華，如第6圖所示，AlFx 難以附著在噴氣頭10的表面，而可抑制在成膜步驟中之預塗膜剝離。其中，預塗佈步驟中之承座溫度最好為500℃以下。此係基於在500℃以下，可更加抑制AlFx 附著在噴氣頭之故。承座溫度以350至500℃為更佳。當低於350℃時，預塗膜會變得難以形成在承座表面。
其中，承座2係與噴氣頭10不同，由於以陶瓷形成，因此AlFx 的保持力會高於由表面經研磨的金屬所構成的噴氣頭10，而且由於預塗膜形成在上面，因此並不會發生預塗膜剝落的問題。
此外，由於藉由潔淨而形成在承座2的AlFx 的昇華量亦取決於加熱時間，而不僅取決於溫度，因此，自潔淨結束之後至升溫至預塗膜溫度為止的時間係愈為短時間愈好，最好在60分鐘以內。
另一方面，噴氣頭10的溫度最好係設定在300至480℃。若未達300℃，TiCl4 氣體的反應性會降低而難以形成預塗膜，若超過480℃，則Ni與Ti的反應性會在噴氣頭10的表面提高，而易在噴氣頭10的表面形成NiTi層之故。
預塗佈步驟的較佳條件係如下所示，在括弧內表示較佳值(以下亦同)。
(1)形成Ti膜
i)來自高頻電源34的高頻電力
頻率：300kHz至27MHz
功率：100至1500(800)W
ii)TiCl4 氣體流量：1至18(6.7)mL/min(sccm)
iii)Ar氣體流量：100至2000(1600)mL/min(sccm)
iv)H2 氣體流量：250至5000(4000)mL/min(sccm)
v)腔室內壓力：440至1200(667)Pa(3至9Torr)
(2)氮化處理
i)來自高頻電源34的高頻電力
頻率：300kHz至27MHz
功率：500至1500(800)W
ii)NH3 氣體流量：100至2000(500)mL/min(sccm)
iii)Ar氣體流量：100至2000(1600)mL/min(sccm)
iv)H2 氣體流量：250至5000(4000)mL/min(sccm)
v)腔室內壓力：440至1200(667)Pa(3至9Torr)
其中，該氮化處理並非為必須，但若由Ti膜(預塗膜)之氧化防止等觀點來看最好予以實施。
如上所示結束預塗佈步驟之後，再進行步驟3的成膜步驟。在該成膜步驟中，係在藉由加熱器5使承座2升溫至成膜溫度為止之後，將腔室1內調整為與透過閘閥43予以連接的外部環境相同，之後，使閘閥43為開，而由真空狀態之未圖示的晶圓搬送室透過搬入搬出口42將晶圓W搬入至腔室1內。接著，在預塗佈步驟中，與將Ti膜形成在噴氣頭10等的步驟相同地，將已導入腔室1內的Ar氣體、H2 氣體及TiCl4 氣體電漿化而使該等氣體反應，而在晶圓W上形成預定厚度的Ti膜。
成膜步驟的較佳條件係如下所示。
i)來自高頻電源34的高頻電力
頻率：300kHz至27MHz
功率：100至1500(800)W
ii)藉由加熱器5所得之承座2的溫度：500至700 ℃
iii)藉由加熱器45所得之噴氣頭10的溫度：300至500℃
iv)TiCl4 氣體流量：1至18(12)mL/min(sccm)
v)Ar氣體流量：100至2000(1600)mL/min(sccm)
vi)H2 氣體流量：250至5000(4000)mL/min(sccm)
vii)腔室內壓力：440至1200(667)Pa(3至9Torr)
在上述成膜步驟結束之後，再實施步驟4之氮化步驟。在該氮化步驟中，係與在預塗佈步驟中將形成在噴氣頭10等的Ti膜予以氮化的步驟相同，將已導入腔室1內的Ar氣體、H2 氣體及NH3 氣體電漿化，藉由經電漿化的該等氣體，將形成在晶圓W的Ti膜氮化。
氮化步驟的較佳條件係如下所示。
i)來自高頻電源34的高頻電力
頻率：300kHz至27MHz
功率：100至1500(800)W
ii)藉由加熱器5所得之承座2的溫度：500至700℃
iii)藉由加熱器45所得之噴氣頭10的溫度：300至500℃
iv)NH3 氣體流量：100至2000(1500)mL/min( sccm)
v)Ar氣體流量：100至2000(1600)mL/min(sccm)
vi)H2 氣體流量：250至5000(2000)mL/min(sccm)
vii)腔室內壓力：440至1200(667)Pa(3至9Torr)
其中，該步驟並非為必須，但若由Ti膜之氧化防止等觀點來看最好予以實施。
接著，將本發明之Ti成膜處理中之承座及噴氣頭之具體的溫度分布例與習知之溫度分布例相比較而加以說明。第7圖係習知之承座及噴氣頭溫度之具體的溫度分布例，第8圖係本發明之承座及噴氣頭之具體的溫度分布例。
如第7圖所示，習知的分布例係在結束潔淨，而自其瞬後分別花費30分鐘將承座2升溫至640℃、將噴氣頭10升溫至500℃，以該溫度進行預塗佈60分鐘，之後，在保持承座2及噴氣頭10的溫度的情形下對預定片數的晶圓W進行成膜。
相對於此，本發明之分布例如第8圖所示，係在潔淨結束之後分別花費30分鐘將噴氣頭10升溫至400℃、將承座2升溫至450℃，將噴氣頭10及承座2保持在該溫度而進行60分鐘的預塗佈，接著分別花費30分鐘將承座2升溫至640℃、將噴氣頭10升溫至500℃之後，對預定片數的晶圓W進行成膜。
接著說明經確認本發明之效果的實驗。
<實驗1>
在此係對於以第7圖、第8圖所例示之本發明及習知之溫度分布將Ti膜成膜時在晶圓發生的金屬原子進行測定。其結果顯示於表1。
如表1所示，當按照本發明進行成膜時，與習知技術相比較，構成AlFx 的Al量減少為十分之一，而且關於Cu、Ni亦減少。
由此可確認藉由按照本發明進行Ti膜之成膜，可獲得抑制AlFx 的微粒或金屬污染的效果。此外，可確認亦可抑制承座或腔室、噴氣頭所含有的Cu、Ni等的金屬污染。
<實驗2>
在此為了調查承座2之溫度及AlFx 之昇華量的關係，利用以下步驟，關於當在承座2形成AlFx 時AlFx 對於晶圓W的附著量進行實驗。
首先，在晶圓W未存在於腔室1內的狀態下，藉由加熱器5將承座2的溫度設定為200℃而進行40分鐘的潔淨，而在承座2上形成AlFx 。之後，將採樣用的晶圓W由搬入搬出口42搬送至將成為成膜對象的面朝向承座2側的背面，如第9圖所示，使晶圓W保持在已上升的晶圓支持銷39。在該狀態下，花費30分鐘藉由加熱器5將承座2分別升溫至欲測定的適當溫度，而使由承座2昇華的AlFx 附著在晶圓W。將晶圓W由腔室1搬出後，使用微粒計數器(particle counter)分別測定晶圓W上之AlFx 的數量。將藉由該測定結果所得的承座溫度及附著在晶圓之AlFx 個數的關係顯示於第10圖。
如第10圖所示，可確認當承座2的溫度為500℃以下時，附著在晶圓W之AlFx 的數量較少，但當超過500℃時，AlFx 的數量會急遽增加。由此可確認承座2的溫度最好為500℃以下。
接著，將承座2的溫度設在300℃而予以潔淨之後，以與上述相同的步驟，如第9圖所示，使晶圓W支持在晶圓支持銷39，之後，將承座溫度升溫至習知條件的650℃及本發明之條件的450℃，使晶圓W的加熱時間改變，且使用微粒計數器分別測定由承座2昇華而附著在晶圓W之AlFx 的數量。將藉由該測定結果所得之承座加熱時間及附著在晶圓之AlFx 個數的關係顯示於第11圖、第12圖。第11圖係顯示關於習知條件，第12圖係顯示關於本發明的條件。
如第11圖所示，當承座溫度為習知條件的650℃時，係可知自開始加熱承座2之後馬上的20分鐘之間會在晶圓W附著AlFx 。另一方面，如第12圖所示，當承座溫度為本發明之條件的450℃時，係可知加熱經過60分鐘之後會在晶圓W附著AlFx 。
由上可知，藉由以本發明的條件進行潔淨、預塗佈、成膜，與習知的條件相比較，可明顯減低形成在承座2之AlFx 的昇華。藉此明確確認本發明的效果，亦即可抑制在成膜步驟中發生噴氣頭之預塗膜的剝離。
其中，本發明係可進行各種變形，而非限定於上述實施形態。例如，在上述實施形態中，係顯示將本發明適用於進行Ti膜之成膜時的情形，但是本發明並非侷限於此，亦可適用於使用包含TiCl4 氣體的其他氣體進行成膜之TiN膜等其他Ti系膜之成膜。此外，在上述實施形態中，係以AlN材料構成承座，但是亦可利用未含有Al的材料構成承座，且在其表面形成含Al的被覆層。此外，在上述實施形態中，係以純Ni或Ni合金等含鎳的材料構成噴氣頭，但是亦可形成含鎳的被覆層。此外，以被處理基板而言，亦可為例如液晶顯示裝置(LCD)用基板等其他者，而不限於半導體晶圓。
1‧‧‧腔室
1a‧‧‧天壁
1b‧‧‧底壁
2‧‧‧承座
3‧‧‧支持構件
4‧‧‧導引環
5‧‧‧加熱器
6‧‧‧加熱器電源
8‧‧‧電極
9‧‧‧絕緣構件
10‧‧‧噴氣頭
10a‧‧‧上段塊體
10b‧‧‧中段塊體
10c‧‧‧下段塊體
10d‧‧‧水平部
10e‧‧‧環狀支持部
11‧‧‧第1氣體導入口
12‧‧‧第2氣體導入口
13‧‧‧氣體通路
13a‧‧‧連通路
14‧‧‧氣體通路
15‧‧‧氣體通路
16‧‧‧氣體通路
16a‧‧‧連通路
17‧‧‧噴出孔
18‧‧‧噴出孔
20‧‧‧氣體供給機構
21‧‧‧ClF3 氣體供給源
22‧‧‧TiCl4 氣體供給源
23‧‧‧Ar氣體供給源
24‧‧‧H2 氣體供給源
25‧‧‧NH3 氣體供給源
26‧‧‧N2 氣體供給源
27‧‧‧ClF3 氣體供給線
28‧‧‧TiCl4 氣體供給線
29‧‧‧Ar氣體供給線
30‧‧‧H2 氣體供給線
30a‧‧‧NH3 氣體供給線
30b‧‧‧ClF3 氣體供給線
30c‧‧‧N2 氣體供給線
31‧‧‧閥
32‧‧‧質量流量控制器
33‧‧‧整合器
34‧‧‧高頻電源
35‧‧‧孔洞
36‧‧‧排氣室
37‧‧‧排氣管
38‧‧‧排氣裝置
39‧‧‧晶圓支持銷
40‧‧‧支持板
41‧‧‧驅動機構
42‧‧‧搬入搬出口
43‧‧‧閘閥
45‧‧‧加熱器
46‧‧‧加熱器電源
47‧‧‧隔熱構件
50‧‧‧控制部
51‧‧‧使用者界面
52‧‧‧記憶部
60‧‧‧AlFx 膜
61‧‧‧AlFx 膜
62‧‧‧預塗膜
100‧‧‧Ti膜成膜裝置
W‧‧‧晶圓
第1圖係顯示用在實施本發明之一實施形態之Ti膜之成膜方法的Ti膜成膜裝置之一例的概略剖視圖。
第2圖係顯示本發明之一實施形態之Ti膜之成膜方法的流程圖。
第3圖係以模式顯示潔淨已結束之時間點的承座及噴氣頭的狀態圖。
第4圖係以模式顯示潔淨結束以後至開始預塗佈為止之間的承座及噴氣頭的狀態圖。
第5圖係以模式顯示以習知之承座溫度條件進行預塗佈時之承座及噴氣頭的狀態圖。
第6圖係以模式顯示以本發明之承座溫度條件進行預塗佈時之承座及噴氣頭的狀態圖。
第7圖係顯示習知之承座溫度的分布例圖。
第8圖係顯示本發明之噴氣頭溫度的分布例圖。
第9圖係用以說明當對由承座昇華而附著在晶圓之AlFx 的微粒數進行測定時之晶圓的狀態圖。
第10圖係顯示承座溫度及附著在晶圓之AlFx 之個數的關係曲線圖。
第11圖係顯示在650℃的承座溫度下，承座的加熱時間及附著在晶圓之AlFx 之個數的關係曲線圖。
第12圖係顯示在450℃的承座溫度下，承座的加熱時間及附著在晶圓之AlFx 之個數的關係曲線圖。
1‧‧‧腔室
1a‧‧‧天壁
1b‧‧‧底壁
2‧‧‧承座
3‧‧‧支持構件
4‧‧‧導引環
5‧‧‧加熱器
6‧‧‧加熱器電源
8‧‧‧電極
9‧‧‧絕緣構件
10‧‧‧噴氣頭
10a‧‧‧上段塊體
10b‧‧‧中段塊體
10c‧‧‧下段塊體
10d‧‧‧水平部
10e‧‧‧環狀支持部
11‧‧‧第1氣體導入口
12‧‧‧第2氣體導入口
13‧‧‧氣體通路
13a‧‧‧連通路
14‧‧‧氣體通路
15‧‧‧氣體通路
16‧‧‧氣體通路
16a‧‧‧連通路
17‧‧‧噴出孔
18‧‧‧噴出孔
20‧‧‧氣體供給機構
21‧‧‧ClF3 氣體供給源
22‧‧‧TiCl4 氣體供給源
23‧‧‧Ar氣體供給源
24‧‧‧H2 氣體供給源
25‧‧‧NH3 氣體供給源
26‧‧‧N2 氣體供給源
27‧‧‧ClF3 氣體供給線
28‧‧‧TiCl4 氣體供給線
29‧‧‧Ar氣體供給線
30‧‧‧H2 氣體供給線
30a‧‧‧NH3 氣體供給線
30b‧‧‧ClF3 氣體供給線
30c‧‧‧N2 氣體供給線
31‧‧‧閥
32‧‧‧質量流量控制器
33‧‧‧整合器
34‧‧‧高頻電源
35‧‧‧孔洞
36‧‧‧排氣室
37‧‧‧排氣管
38‧‧‧排氣裝置
39‧‧‧晶圓支持銷
40‧‧‧支持板
41‧‧‧驅動機構
42‧‧‧搬入搬出口
43‧‧‧閘閥
45‧‧‧加熱器
46‧‧‧加熱器電源
47‧‧‧隔熱構件
50‧‧‧控制部
51‧‧‧使用者界面
52‧‧‧記憶部
100‧‧‧Ti膜成膜裝置

Claims (15)

  1. 一種鈦(Ti)系膜之成膜方法，係使用具有：用以收納被處理體之腔室；在前述腔室內使含有Ti的處理氣體噴出的氣體噴出構件；在前述腔室內載置被處理體之至少表面由含Al材料構成的載置台；以及將前述載置台加熱的加熱手段的裝置，將Ti系膜成膜在被處理體表面者，其特徵為包含：在被處理體不存在於前述載置台的狀態下，將含氟的潔淨氣體導入前述腔室內，以潔淨前述腔室內；在被處理體不存在於前述載置台之上的狀態下，藉由前述加熱手段將前述載置台加熱，並且由前述氣體噴出構件使前述處理氣體噴出至前述腔室內，至少在前述氣體噴出構件的表面形成預塗膜；以及之後，在藉由前述加熱手段將前述載置台加熱的狀態下，將被處理體載置於其上，將前述處理氣體供給至前述腔室內，藉此將Ti系膜成膜在被處理體，在形成前述預塗膜時，使前述載置台的溫度低於進行前述Ti系膜之成膜時的溫度，在形成前述預塗膜時，係包含預塗膜的氮化處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，前述載置台係由AlN所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，前述氣體噴出構件的至少表面係由含Ni材料所構成。
  4. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，在形成前述預塗膜時，將前述載置台的溫度設在500℃以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，在形成前述預塗膜時，將前述氣體噴出構件的溫度設在300至480℃。
  6. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，在進行前述潔淨時，將前述載置台的溫度設在170至250℃。
  7. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，在形成前述預塗膜時以及在進行前述Ti系膜之成膜時，係藉由含有Ti的原料氣體與還原氣體進行Ti系膜的成膜。
  8. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，在形成前述預塗膜時，係交替供給含有Ti的原料氣體與還原氣體。
  9. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，前述Ti系膜係Ti膜。
  10. 如申請專利範圍第9項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，前述處理氣體係包含TiCl4 氣體與H2 氣體。
  11. 如申請專利範圍第9項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，在前述Ti系膜之成膜結束之後，對Ti膜施行氮化處理。
  12. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方 法，其中，自前述潔淨結束之後，將前述載置台的溫度升溫至形成前述預塗膜時之溫度為止的時間設為60分鐘以下。
  13. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，前述潔淨氣體係ClF3 氣體。
  14. 如申請專利範圍第1項之鈦(Ti)系膜之成膜方法，其中，前述氣體噴出構件，係與前述載置台相對向設置，而形成有複數個氣體噴出孔的噴氣頭。
  15. 一種記憶媒體，係記憶有在電腦上進行動作，以控制成膜裝置之程式的記憶媒體，該成膜裝置係具有：用以收納被處理體之腔室；在前述腔室內使含有Ti的處理氣體噴出的氣體噴出構件；在前述腔室內載置被處理體之至少表面由含Al材料構成的載置台；以及將前述載置台加熱的加熱手段；用於將Ti系膜成膜在被處理體表面者；其特徵為：前述程式在執行時以進行如下所示之Ti系膜之成膜方法的方式使電腦控制前述成膜裝置，該Ti系膜之成膜方法係包含：在被處理體不存在於前述載置台的狀態下，將含氟的潔淨氣體導入前述腔室內，以潔淨前述腔室內；在被處理體不存在於前述載置台之上的狀態下，藉由前述加熱手段將前述載置台加熱，並且由前述氣體噴出構件使前述處理氣體噴出至前述腔室內，至少在前述氣體噴出構件的表面形成預塗膜；以及之後，在藉由前述加熱手段將前述載置台加熱的狀態 下，將被處理體載置於其上，將前述處理氣體供給至前述腔室內，藉此將Ti系膜成膜在被處理體；在形成前述預塗膜時，係使前述載置台的溫度低於進行前述Ti系膜之成膜時的溫度，在形成前述預塗膜時，係包含預塗膜的氮化處理。
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