TWI604083B - 成膜方法 - Google Patents

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Description

成膜方法
本發明係關於一種成膜方法。
伴隨著半導體記憶體之高積集化，而經常使用將金屬氧化物等的高介電體材料來作為介電體層的電容。此般電容之電極係藉由具有較大功函數之例如氮化鈦(TiN)來加以形成。
TiN電極之形成例如日本專利第4583764號公報所記載般，係藉由將氯化鈦(TiCl4)與氨(NH3)作為原料而使用的化學氣相成膜(CVD)法，來於高介電體層上成膜出TiN，而圖案化來加以進行。
又，亦已知一種利用以原子層或分子層等級來進行成膜之ALD(Atomic Layer Deposition)法或MLD(Molecular Layer Deposition)法的成膜方法。例如國際公開WO2007/058120號公報所記載，係已知有一種為了提高膜之段差披覆性及密合性，而在初期成膜步驟中，將Ru原料氣體導入處理室內並吸附於基板上，供給作為第1反應氣體之H2或NH3來進行使用ALD法之初期成膜，接著，作為正式成膜步驟，將Ti原料氣體導入至處理室內並吸附於基板上，而供給作為第2反應氣體之O2來進行使用CVD法的成膜之成膜方法。
然而，近年來，不僅此般之TiN電極的形成，亦存在有需要極薄，例如7nm以下的TiN連續膜之程序。TiN膜之成長會經過首先，TiN膜會於基板上離散地形成為條狀，並慢慢地連接條紋而形成連續膜之順序來加以進行。
因此，過薄之TiN膜，例如4nm以下的TiN膜中條紋彼此便無法充分地連續連接，而有產生針孔之虞。又，在此般條紋會慢慢連接的成長過程中，在實際的成膜工序中，會產生有所謂開始成膜不久期間僅形成條紋而未進行膜之沉積，而在經過某種程度的時間後才開始實際成膜的成膜延遲時間，而產生導致產率下降的問題。
於是，本發明目的在於提供一種即便在形成8nm以下之薄TiN膜中，仍可縮短成膜延遲時間，而確實地形成連續膜之成膜方法。
為了達成上述目的，本發明一實施形態相關之成膜方法係於基板上成膜出TiN連續膜的成膜方法，係具有：於該基板上成膜出TiO2連續膜的工序；以及於該TiO2連續膜上成膜出較該TiO2膜要厚之TiN連續膜的工序。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
4‧‧‧凸狀部
5‧‧‧突出部
7‧‧‧加熱單元
7a‧‧‧覆蓋構件
10‧‧‧搬送臂
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底部
15‧‧‧搬送口
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
31、32、33‧‧‧反應氣體噴嘴
31a、32a、33a、41a、42a‧‧‧氣體導入埠
35‧‧‧氣體噴出孔
41、42‧‧‧分離氣體噴嘴
42h‧‧‧噴出孔
43‧‧‧溝部
44‧‧‧第1頂面
45‧‧‧第2頂面
46‧‧‧彎曲部
50、52‧‧‧空間
51‧‧‧分離氣體供給管
71‧‧‧覆蓋構件
71a‧‧‧內側構件
71b‧‧‧外側構件
72、73‧‧‧沖淨氣體供給配管
100‧‧‧控制部
101‧‧‧記憶部
102‧‧‧媒體
481‧‧‧右側空間
482‧‧‧左側空間
610‧‧‧第1排氣口
620‧‧‧第2排氣口
630‧‧‧排氣管
640‧‧‧真空泵
650‧‧‧壓力控制器
h1‧‧‧高度
H‧‧‧分離空間
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
W‧‧‧晶圓
C‧‧‧中心區域
E1‧‧‧第1排氣區域
E2‧‧‧第2排氣區域
D‧‧‧分離區域
I‧‧‧線
圖1係顯示適於實施本發明實施形態之成膜方法的成膜裝置之概略圖。
圖2係圖1成膜裝置之立體圖。
圖3係顯示圖1成膜裝置之真空容器內構成之概略俯視圖。
圖4係於真空容器沿著可旋轉地設置於圖1成膜裝置之該真空容器內的旋轉台之同心圓的概略剖面圖。
圖5係圖1成膜裝置之其他概略剖面圖。
圖6係顯示本發明實施形態的成膜方法之流程圖。
圖7係顯示本發明實施例相關之成膜方法的實施結果之圖式。
以下，便參照圖式，來進行用以實施本發明之形態的說明。所有的添附圖式中，關於相同或對應的組件或構件係附加相同或對應之參照符號，並省略重複之說明。又，圖式係目的不在於顯示組件或構件間的相對比例，從而，具體之尺寸應可參照以下非限定之實施形態而由所屬技術領域中具有通常知識者所決定。
(成膜裝置)
首先，便就適於實施本發明實施形態的成膜方法之成膜裝置來加以說明。參照圖1至圖3，該成膜裝置係具備有：具有幾乎為圓形之平面形狀的扁平真空容器1；以及設置於該真空容器1內，並於真空容器1中心具有旋轉中心之旋轉台2。真空容器1係具有：具有有底之圓筒形狀的容器本體12；以及相對於容器本體12上面，而透過例如O型環等之密封構件13(圖1)來氣密且裝卸自如地配置的頂板11。
旋轉台2係以中心部被固定於圓筒形狀之核心部21，該核心部21係被固定在延伸於垂直方向的旋轉軸22上端。旋轉軸22會貫穿真空容器1之底部14，其下端係被安裝於讓旋轉軸22(圖1)繞垂直軸來旋轉的驅動部23。旋轉軸22及驅動部23係被收納於上面有開口的筒狀殼體20內。該殼體20係其上面所設置的凸緣部分會被氣密地安裝於真空容器1之底部14下面，以維持殼體20之內部氛圍與外部氛圍的氣密狀態。
如圖2及圖3所示，旋轉台2表面部係沿著旋轉方向(周圍方向)來設置有複數(圖式的範例中為5片)用以載置為基板之半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)W的圓形狀凹部24。另外，圖3係在簡化上僅於1個凹部24顯示晶圓W。該凹部24係具有：較晶圓W之直徑稍微要大，例如4mm的內徑；以及幾乎等同於晶圓W厚度之深度。從而，在凹部24收容晶圓W時，晶圓W表面與旋轉台2表面(未載置晶圓W之區域)會成為同樣高度。凹部24底面係形成有讓用以支撐晶圓W內面並升降晶圓W的例如3根之升降銷貫穿之貫穿孔(皆未圖式)。
圖2及圖3係說明真空容器1內構造的圖式，而在說明的簡化上，省略頂板11之圖示。如圖2及圖3所示，旋轉台2上方係於真空容器1之周圍方向(旋轉台2之旋轉方向(圖3之箭頭A))互相隔有間隔地配置有個別的例如由石英所構成之反應氣體噴嘴31、反應氣體噴嘴32、反應氣體噴嘴33以及分離氣體噴嘴41、42。圖示的範例中，係從後述搬送口15繞順時針(旋轉台2之旋轉方向)地來依序配列有分離氣體噴嘴41、反應氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42、反應氣體噴嘴32及反應氣體噴嘴33。該等噴嘴31、32、33、41、42係藉由將為各噴嘴31、32、33、41、42之基端部的氣體導入埠31a、32a、33a、41a、42a(圖3)固定於容器本體12之外周壁，來安裝為從 真空容器1之外周壁導入至真空容器1內，並沿著容器本體12之半徑方向而相對於旋轉台2來水平地延伸。
本實施形態中，反應氣體噴嘴31會透過未圖示之配管及流量控制器等來連接於氯化鈦(TiCl4)氣體供給源(未圖示)。反應氣體噴嘴32會透過未圖示之配管及流量控制器等來連接於氮化氣體(NH3等)供給源(未圖示)。又，在反應氣體噴嘴32未供給氮化氣體的情況，為了不讓反應氣體噴嘴32成為負壓，亦以可供給氮氣(N2)等之非活性氣體至反應氣體噴嘴32的方式來構成為可切換連接於非活性氣體供給源。進一步地，反應氣體噴嘴33會透過未圖示之配管及流量控制器等來連接於氧化氣體(O2、O3等)供給源。又，反應氣體噴嘴33未供給氧化氣體的情況，為了不讓反應氣體噴嘴33成為負壓，亦以可供給氮氣(N2)等之非活性氣體至反應氣體噴嘴33的方式來構成為可切換連接於氮氣供給源。分離氣體噴嘴41、42均是透過未圖示之配管及流量控制閥來連接於分離氣體供給源(未圖示)。作為分離氣體係可使用氦(He)或氬(Ar)等的稀有氣體或氮氣(N2)等的非活性氣體。本實施形態中係使用N2氣體。
反應氣體噴嘴31、32係沿著反應氣體噴嘴之長度方向，以例如10mm的間隔來配列有朝向旋轉台2加以開口之複數氣體噴出孔35。反應氣體噴嘴31之下方區域會成為用以讓TiCl4氣體吸附於晶圓W的第1處理區域P1。反應氣體噴嘴32之下方區域會成為讓在第1處理區域中吸附於晶圓W之TiCl4氮化的第2處理區域P2。
參照圖2及圖3，真空容器1內係設置有2個凸狀部4。由於凸狀部4會與分離氣體噴嘴41、42一同地構成分離區域D，故如後述，會以朝向旋轉台2突出的方式來安裝於頂板11之內面。又，凸狀部4係具有頂部被裁切為圓弧狀的扇形平面形狀，而本實施形態中，內圓弧會連接於突出部5(後述)，外圓弧會配置為沿著真空容器1之容器本體12內周面。
圖4係顯示沿著旋轉台2之同心圓從反應氣體噴嘴31至反應氣體噴嘴32的真空容器1之剖面圖。如圖所示，由於在頂板11內面安裝有凸狀部4，故真空容器1內係存在有為凸狀部4下面的平坦低頂面44(第1頂面)以及位於該頂面44周圍方向兩側而較頂面44要高之頂面45(第2頂面)。頂面44係具有頂部被裁切為圓弧狀的扇形平面形狀。又，如圖所示，凸狀部4 係在周圍方向中央形成有以延伸於半徑方向的方式來形成的溝部43，而分離氣體噴嘴42係被收容於溝部43內。另一個凸狀部4亦同樣地形成有溝部43，並於此收容分離氣體噴嘴41。又，分別於高頂面45之下方空間設置有反應氣體噴嘴31、32。該等反應氣體噴嘴31、32會從頂面分離而設置於晶圓W附近。另外，如圖4所示，於高頂面45下方之右側空間481設置反應氣體噴嘴31，於高頂面45下方之左側空間482設置反應氣體噴嘴32。
又，收容於凸狀部4之溝部43的分離氣體噴嘴41、42係沿著分離氣體噴嘴41、42之長度方向而以例如10mm的間距來配列有朝向旋轉台2來開口的複數氣體噴出孔41h(參照圖4)。
頂面44會相對於旋轉台2來形成為狹窄空間之分離空間H。在從分離氣體噴嘴42之噴出孔42h來供給N2氣體時，該N2氣體會通過分離空間H而朝向空間481及空間482流去。此時，由於分離空間H之容積會較空間481及482之容積要小，故可藉由N2氣體來使得分離空間H的壓力高於空間481及482之壓力。亦即，在空間481及482之間形成有壓力較高的分離空間H。又，從分離空間H朝空間481及482流出的N2氣體會作為相對於來自第1區域之TiCl4氣體與來自第2區域P2的NH3氣體之逆向氣體來運作。從而，便可藉由分離空間H來分離來自第1區域P1的TiCl4氣體與來自第2區域P2之NH3氣體。因此，便可抑制真空容器1內TiCl4氣體與NH3氣體混合而反應。
另外，相對於旋轉台2上面的頂面44之高度h1較佳地係考量成膜時之真空容器1內的壓力、旋轉台2之旋轉速度以及所供給之分離氣體(N2氣體)的供給量等，而設定為讓分離空間H的壓力高於空間481及482之壓力所適合的高度。
另一方面，頂板11下面係設置有包圍固定旋轉台2之核心部21的外周之突出部5(圖2及圖3)。該突出部5在本實施形態中，係連續於凸狀部4中之旋轉中心側的部位，而其下面會形成為與頂面44相同的高度。
先前參照之圖1係沿著圖3之I-I’線的剖面圖，並顯示設置有頂面45之區域。另一方面，圖5係顯示設置有頂面44之區域的剖面圖。如圖5所示，扇形凸狀部4之周緣部(真空容器1外緣側之部位)係形成有以對向於旋 轉台2外端面的方式來彎曲為L字型之彎曲部46。該彎曲部46與凸狀部4同樣地，會抑制從分離區域D兩側入侵的反應氣體，而抑制兩反應氣體之混合。由於扇形凸狀部4係設置於頂板11，且頂板11可從容器本體12卸下，故彎曲部46外周面與容器本體12之間係有些許間隙。彎曲部46內周面與旋轉台2外端面的間隙以及彎曲部46外周面與容器本體12的間隙係設定為例如與頂面44相對於旋轉台2上面之高度相同的尺寸。
如圖4所示，容器本體12內周壁在分離區域D中係靠近彎曲部46之外周面而形成為垂直面，但如圖1所示，在分離區域D以外的部位中，則係例如從對向於旋轉台2外端面的部位橫跨底部14而朝外邊側凹陷。以下，為了簡化說明，而將具有大約矩形剖面形狀之凹陷部分稱為排氣區域。具體而言，係將連通於第1處理區域P1的排氣區域稱為第1排氣區域E1，將連通於第2處理區域的區域稱為第2排氣區域E2。如圖1至圖3所示，該等第1排氣區域E1及第2排氣區域E2之底部係分別形成有第1排氣口610及第2排氣口620。如圖1所示，第1排氣口610及第2排氣口620會分別透過排氣管630來連接於為真空排氣機構之例如真空泵640。又，在真空泵640與排氣管630之間係設置有壓力控制器650。
如圖1及圖4所示，旋轉台2與真空容器1的底部14之間的空間係設置有加熱機構之加熱單元7，並透過旋轉台2來將旋轉台2上之晶圓W加熱至程序配方所決定之溫度(例如400℃)。旋轉台2之周緣附近下方側為了區劃出從旋轉台2上方空間至排氣區域E1、E2的氛圍與設置有加熱單元7之氛圍，以抑制氣體朝旋轉台2下方區域侵入，而設置有環狀覆蓋構件71(圖5)。該覆蓋構件71係具備有以從下方側面對旋轉台2外緣部及較外緣部要靠外周側的方式來設置之內側構件71a，以及設置於該內側構件71a與真空容器1內壁面之間的外側構件71b。外側構件71b係在分離區域中，在形成於凸狀部4外緣部之彎曲部46下方，靠近彎曲部46而加以設置，內側構件71a係在旋轉台2之外緣部下方(及較外緣部稍微要靠外側部分的下方)中，橫跨整周來包圍加熱單元7。
較配置有加熱單元7之空間要靠旋轉中心的部分中之底部14係以靠近旋轉台2下面之中心部附近中的核心部21的方式來突出於上方側而成為突出部12a。該突出部12a與核心部21之間會成為狹窄空間，又，貫穿底部 14的旋轉軸22之貫穿孔的內周面與旋轉軸22之間隙會變窄，而該等狹窄空間會連通於殼體20。然後，殼體20係設置有將沖淨氣體之N2氣體供給至狹窄空間而加以沖淨用的沖淨氣體供給配管72。又，真空容器1之底部14係在加熱單元7下方於周圍方向以既定的角度間隔來設置有沖淨加熱單元7之配置空間用的複數沖淨氣體供給管73(圖5係顯示有一個沖淨氣體供給管73)。又，加熱單元7與旋轉台2之間為了抑制氣體朝設有加熱單元7之區域入侵，而設置有從外側構件71b之內周壁(內側構件71a上面)橫跨周圍方向來覆蓋與突出部12a上端部之間的覆蓋構件7a。覆蓋構件7a係可以例如石英來加以製成。
又，真空容器1之頂板11中心部係連接有分離氣體供給管51，並構成為將分離氣體之N2氣體供給至頂板11與核心部21之間的空間52。供給至該空間52之分離氣體會透過突出部5與旋轉台2之狹窄空間50而沿著旋轉台2晶圓載置區域側的表面來朝向周緣噴出。空間50係可藉由分離氣體來維持在較空間481及空間482要高之壓力。從而，便會藉由空間50來抑制供給至第1處理區域P1之TiCl4氣體與供給至第2處理區域P2之NH3氣體會通過中心區域C而混合。亦即，空間50(或中心區域C)係可具有與分離空間H(或分離區域D)相同的機能。
進一步地，如圖2、圖3所示，真空容器1側壁係形成有在外部搬送臂10與旋轉台2之間進行基板之晶圓W的收授用的搬送口15。該搬送口15會藉由未圖示之閘閥來加以開閉。又，由於旋轉台2中為晶圓載置區域的凹部24會在面對該搬送口15的位置而在與搬送臂10之間進行晶圓W之收授，故在旋轉台2下方側對應於收授位置的部位會設置有用以貫穿凹部24並從內面來抬升晶圓W的收授用升降銷及其升降機構(皆未圖示)。
又，如圖1所示，本實施形態之成膜裝置係設置有由進行裝置整體動作控制用的電腦所構成之控制部100，該控制部100之記憶體內係儲存有在控制部100之控制下讓成膜裝置實施後述成膜方法的程式。該程式係以實行後述成膜方法的方式來組成步驟群，並記憶於硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等的媒體102，且藉由既定之讀取裝置來朝記憶部101讀入，而安裝於控制部100內。
(成膜方法)
接著，便參照圖6，就本發明實施形態相關之成膜方法來加以說明。以下說明中，係以使用上述成膜裝置的情況來作為範例。
首先，步驟S100(圖6)中，係將晶圓W載置於旋轉台2。具體而言，係開啟未圖示之閘閥，並從外部藉由搬送臂10(圖3)透過搬送口15(圖2及圖3)來將晶圓W收授至旋轉台2之凹部24內。該收授係在凹部24停止在面對搬送口15之位置時，藉由透過凹部24底面之貫穿孔而從真空容器1底部側升降未圖示之升降銷來加以進行。讓旋轉台2間歇性地旋轉來進行此般晶圓W之收授，而將晶圓W分別地載置於旋轉台2之5個凹部24內。
接著關閉閘閥，並藉由真空泵640來將真空容器1內排氣至可到達之真空度後，在步驟S110中，係從分離氣體噴嘴41、42以既定流量來供給N2氣體，且亦從分離氣體供給管51及沖淨氣體供給管72、72以既定流量來供給N2氣體。伴隨於此，亦會藉由壓力控制機構650(圖1)來將真空容器1內控制為預設之處理壓力。接著，讓旋轉台2以例如20rpm之旋轉速度來順時針旋轉，並藉由加熱單元7來將晶圓W加熱至例如400℃。
之後，在步驟S120中，係從反應氣體噴嘴31(圖2及圖3)來供給TiCl4氣體，從反應氣體噴嘴33供給O2氣體或O3氣體等的氧化氣體。可從反應氣體噴嘴32供給與反應氣體噴嘴33同樣的O2氣體或O3氣體等的氧化氣體，亦可為不供給任何氣體之狀態。例如，如上述，亦可供給讓反應氣體噴嘴33內為正壓程度之N2氣體。藉由旋轉台2之旋轉，晶圓W便會依序通過第1處理區域P1、分離區域D(分離空間H)、第2處理區域P2以及分離區域D(分離空間H)(參照圖3)。首先，在第1處理區域P1中，讓來自反應氣體噴嘴32之TiCl4氣體吸附於晶圓W。接著，在晶圓W通過成為N2氣體氛圍之分離空間H(分離區域D)而到達第2處理區域P2時，吸附於晶圓W之TiCl4氣體便會與來自反應氣體噴嘴33之氧化氣體反應，而於晶圓W成膜出TiO2膜。然後，晶圓W會到達分離區域D(N2氣體氛圍之分離空間H)。讓旋轉台2複數次旋轉，來複數次重複此循環。
在此期間，會判定來自反應氣體噴嘴31之TiCl4與來自反應氣體噴嘴33之氧化氣體的供給是否已進行既定時間(步驟S130)。既定時間係被設定為TiO2膜成膜為連續膜的時間。例如，由於TiO2膜可以2nm以下來成膜 為充分連續膜，故可設定為膜厚為2nm以下，並成為連續膜的適當時間。TiO2膜係TiN膜之基底膜，且一般而言不為製造主要目的的膜，故較佳地係在可確實地成膜出連續膜的範圍下，越薄越好。因此，TiO2膜之膜厚係設定為例如在0.1~2nm範圍內的適當數值即可。若決定了目標之膜厚，則可考量到旋轉台2之旋轉速度、TiCl4氣體及氧化氣體之流量以及基板溫度等之條件，並適當地決定成膜出TiO2連續膜之工序的工序時間。例如，可如此般來設定成膜出TiO2膜的既定時間。
TiO2膜係具有除去污染之機能，而應亦具有去除晶圓W上之污染物的機能。藉此，便可使得TiN膜從一開始便作為連續膜而於晶圓W上形成易於成膜之狀態。
另外，晶圓W表面亦可從一開始便形成有TiO2膜以外的其他基底膜。例如，在晶圓W為矽基板的情況，一般而言，晶圓W表面係形成有自然氧化膜之SiO2膜。在此般情況，係只要於晶圓W表面上於一開始所形成的基底膜上形成TiO2膜即可。即便在形成於晶圓W之基底膜為不利於TiN膜之成膜般之膜種的情況，仍可藉由於其基底膜上成膜出TiO2連續膜，來成為易於成膜出TiN連續膜的表面狀態。
步驟S130中，在判定未經過既定時間的情況，便回到步驟S120而繼續TiO2膜之成膜程序。另一方面，在經過了既定時間的情況，便前進至步驟S140。
步驟S140中，係讓旋轉台2持續旋轉，而停止來自反應氣體噴嘴32、33之氧化氣體的供給，並持續地從分離氣體噴嘴41、42供給N2氣體。又，亦可依需要，來停止來自反應氣體噴嘴31之TiCl4的供給。由於在接下來所進行的TiN膜之成膜工序中，仍會進行TiCl4氣體之供給，故可連續供給TiCl4氣體，亦可在成膜出TiO2膜之階段暫時停止供給。
之後，在步驟S150中，係從反應氣體噴嘴31(圖2及圖3)供給TiCl4氣體，並從反應氣體噴嘴32供給NH3氣體。反應氣體33係可與反應氣體噴嘴33同樣地供給NH3氣體，亦可為不供給任何氣體的狀態。或者，亦可供給讓反應氣體噴嘴33為正壓程度的N2氣體。藉由反應旋轉台2之旋轉，來讓晶圓W依序通過第1處理區域P1、分離區域D(分離空間H)、第2處理區域P2以及分離區域D(分離空間H)(參照圖3)。首先，第1處理區域P1 中，讓來自反應氣體噴嘴31之TiCl4氣體吸附於晶圓W。接著，在晶圓W通過成為N2氣體氛圍之分離空間H(分離區域D)而到達第2處理區域P2時，吸附於晶圓W之TiCl4氣體便會與來自反應氣體噴嘴32之NH3氣體反應，而於晶圓W成膜出TiN膜。又，作為副產物會生成有NH4Cl，而其會放出至氣相中，並與分離氣體等一同地被排氣。然後，晶圓W便會到達分離區域D(N2氣體氛圍之分離空間H)。
在此期間，會判定來自反應氣體噴嘴31之TiCl4氣體與來自反應氣體噴嘴32之NH3氣體的供給是否已進行既定時間(步驟S160)。既定時間係可基於成為目標之TiN膜之膜厚來決定。本發明實施形態相關之成膜方法係可適用於各種膜厚之TiN膜的成膜，雖無膜厚之上限，但在成膜出8nm以下膜厚之TiN膜的情況下可較大地發揮其效果。亦即，以往的成膜方法中，由於TiN膜係以一開始於晶圓W離散地成膜為條狀，並在經過一段時間後條紋會連接而形成連續膜的順序來完成，故在成膜出8nm以下的非常薄之TiN膜的情況，條紋便無法充分地連續連接，而容易產生針孔。又，在條狀之成膜的起始階段中，即便開始成膜工序，實際的TiN膜之沉積仍不會馬上開始，而會產生成膜延遲時間(以下，亦稱為「醞釀時間」)。
然而，藉由將TiO2膜作為基底膜而加以成膜，接著成膜出TiN膜，便不會產生條狀TiN膜，而從成膜開始時就會開始TiN膜之連續膜的沉積。因此，只要將TiN膜設定為膜厚較基底膜之TiO2膜要厚的話，則不論膜厚如何設定都可以。亦即，TiN膜之膜厚上限並無特別限定，而可設定為10nm以上的膜厚，亦可設定為1nm以上，8nm以下，例如1~4nm範圍的非常薄之膜厚。
在未經過既定時間的情況(步驟S160：NO)，便會持續TiN膜之成膜(步驟S150)，在已經過的情況(步驟S160：Yes)，則會朝下個步驟S170前進。
步驟S170中，會持續旋轉台2之旋轉與來自反應氣體噴嘴32之NH3氣體的供給，而停止來自反應氣體噴嘴31之TiCl4氣體的供給。藉此，晶圓W便會依序暴露於N2氣體(分離氣體)與NH3氣體。所成膜之TiN膜中會殘留有未反應之TiCl4或因TiCl4之分解所產生之氯(Cl)的可能性。未反應之TiCl4會與NH3反應而生成TiN，又，殘留之Cl會因NH3氣體而成為NH4Cl 並從膜中脫離。因此，便會使得所成膜之TiN膜中的雜質降低，而提升TiN的膜質，因此可使得阻抗率下降。
開始步驟S170後，便會判定來自反應氣體噴嘴32之NH3氣體的供給是否進行了既定時間(步驟S180)。此處之既定時間亦可考量TiN膜之膜質提升及產率，來設定為適當的時間。
在未經過既定時間的情況(步驟S180：No)，會持續步驟S170，在已經過的情況(步驟S180：Yes)，則會朝下個步驟S190前進。
步驟S190中，係判定步驟S150之時間與步驟S170之時間的總計時間是否達到了既定時間。在未達到既定時間的情況(步驟S190：No)，會回到步驟S150，而進一步地成膜出TiN。在達到既定時間的情況(步驟S190：Yes)，則會停止TiCl4氣體及NH3氣體之供給，而結束成膜。
(實施例)
接著，便就為了確認上述成膜方法之效果而進行之實施例來加以說明。以下說明中，為了簡化說明，而將旋轉旋轉台2，並供給TiCl4氣體與氧化氣體的步驟(S120)稱為「TiO2成膜步驟」，並將旋轉旋轉台2，並供給TiCl4氣體與NH3氣體的步驟(S170)稱為「TiN成膜步驟」。又，TiO2成膜步驟與TiN成膜步驟中之晶圓W溫度係相同。
圖7係將本發明實施例相關之成膜方法的實施結果與比較例之實施結果一同地顯示的圖式。
實施例中，作為基底膜，係除了本實施例相關之TiO2膜之成膜以外，將SiO2膜、SiN膜、HfO2膜作為基底膜來加以成膜，之後於所成膜之基底膜上成膜出TiN膜，而將循環次數作為單位來測定其膜厚。另外，所謂的循環次數係旋轉台旋轉一圈，而理論上會成膜出1原子層的循環次數，而同義於旋轉台2之旋轉次數。
圖7中，係顯示橫軸為旋轉次數[cyc]，縱軸為利用螢光X射線分析的膜厚[nm]。又，圖7中，係以特性線A來表示將TiO2膜作為基底情況之TiN膜的循環經過膜厚，以特性線B來表示將HfO2膜作為基底情況之TiN膜的循環經過膜厚，以特性線C(由於兩者重疊，故以1個記號來表示)來表示將SiO2膜及SiN膜作為基底情況之TiN膜的循環經過膜厚。
如圖7所示，在以特性線A所表示將TiO2膜作為基底膜的情況，係在成膜開始的同時膜厚便會上升，而顯示無醞釀時間的特性。
另一方面，以特性線B所表示的HfO2膜作為基底的情況，關於TiN膜的膜厚係由於在開始成膜而經過20循環後膜厚才會增加，故有相當於20循環之醞釀時間。同樣地，關於特性線C所表示的以SiO2膜及SiN作為基底的情況之TiN膜的膜厚係由於在開始成膜而經過30循環後膜厚才會增加，故有相當於30循環之醞釀時間。又，由於醞釀時間係在特性線C的方面會較大，故將SiO2膜及SiN膜作為基底情況之TiN膜方面，成為條狀之比例上會較將HfO2膜作為基底情況之TiN膜要多。
如此般，在將除了TiO2膜以外的膜作為基底膜的情況，便會存在有醞釀時間，而在為此般狀態時，由於代表著開始成膜為條狀，故在8nm以下的非常薄之膜厚中，便會有產生針孔之虞。
另一方面，得知由於在本實施例相關之成膜方法中無醞釀時間，故不會開始成膜為條狀，而從一開始便作為連續膜來開始成膜。因此，即便在成膜出8nm以下的非常薄之膜的情況，仍可作為無針孔之連續膜來成膜出TiN膜。
另外，上述實施形態及實施例中，作為從反應氣體噴嘴31所供給之氣體(含鈦氣體)並不限定於TiCl4氣體，亦可使用例如含鈦之有機源等。又，作為從反應氣體噴嘴33所供給之氣體(氮化氣體、含氮氣體)並不限定於氨氣，亦可使用例如甲基聯胺等。
根據本發明，便可不產生成膜開始時之時間延遲而成膜出TiN連續膜。
以上，雖已就本發明較佳之實施形態及實施例來詳細說明，但本發明並不被限制於上述實施形態及實施例，而只要不超脫本發明之範圍，便可在上述實施形態及實施例添加各種變形及置換。
本申請案係主張基於2014年5月12日在日本專利局所提出之日本特許出願2014-98573號的優先權，並將日本特許出願2014-98573號之所有內容援用於此。
S100‧‧‧於旋轉台載置晶圓
S110‧‧‧旋轉旋轉台，並供給分離氣體而將真空容器內設定為既定壓力
S120‧‧‧持續旋轉旋轉台，並供給TiCl4氣體及氧化氣體
S130‧‧‧是否經過了既定時間？
S140‧‧‧持續旋轉旋轉台並停止氧化氣體之供給
S150‧‧‧持續旋轉旋轉台並供給TiCl4氣體及NH3氣體
S160‧‧‧是否經過了既定時間？
S170‧‧‧持續旋轉旋轉台並停止TiCl4氣體而持續NH3氣體之供給
S180‧‧‧是否經過了既定時間？
S190‧‧‧總計時間是否到達了既定時間？

Claims (12)

  1. 一種成膜方法，係於基板上成膜出TiN連續膜的成膜方法，其係具有：於該基板上成膜出TiO2連續膜的工序；以及於該TiO2連續膜上成膜出較該TiO2膜要厚之TiN連續膜的工序。
  2. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中成膜出該TiN連續膜之工序係成膜出8nm以下之該TiN連續膜的工序。
  3. 如申請專利範圍第2項之成膜方法，其中成膜出該TiN連續膜之工序係成膜出4nm以下之該TiN連續膜的工序。
  4. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中成膜出該TiO2連續膜之工序係成膜出2nm以下之該TiO2連續膜的工序。
  5. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中該基板上係形成有相異於TiO2膜的基底膜；成膜出該TiO2連續膜之工序係於該基底膜上進行。
  6. 如申請專利範圍第5項之成膜方法，其中該基底膜係SiO2膜。
  7. 如申請專利範圍第1項之成膜方法，其中成膜出該TiO2連續膜之工序以及成膜出該TiN連續膜之工序係藉由ALD法來加以進行。
  8. 如申請專利範圍第7項之成膜方法，其係進一步地具有將該基板載置於處理室內之旋轉台上的工序；沿著該旋轉台之旋轉方向來將第1處理區域與第2處理區域互相地分離而加以設置，並且分別於第1處理區域及第2處理區域設置有第1氣體噴嘴及至少一根的第2氣體噴嘴；成膜出該TiO2連續膜之工序係藉由分別從該第1氣體噴嘴及該至少一根的第2氣體噴嘴供給含Ti氣體及氧化氣體，並且讓該旋轉台旋轉而使得該基板依序通過該第1處理區域及該第2處理區域來加以進行；成膜出該TiN膜之工序係藉由分別從該第1氣體噴嘴及該至少一根的第2氣體噴嘴供給該含Ti氣體及氮化氣體，並且讓該旋轉台旋轉而使得該基板依序通過該第1處理區域及該第2處理區域來加以進行。
  9. 如申請專利範圍第8項之成膜方法，其中該含Ti氣體係TiCl4氣體。
  10. 如申請專利範圍第8項之成膜方法，其中該氮化氣體係NH3氣體。
  11. 如申請專利範圍第8項之成膜方法，其中該至少一根的第2氣體噴嘴係含有複數氣體噴嘴；該氧化氣體與該氮化氣體係由相異的氣體噴嘴所供給。
  12. 如申請專利範圍第8項之成膜方法，其中在該旋轉台之旋轉方向中的該第1處理區域及該第2處理區域之間係設置有供給非活性氣體之第1及第2分離區域；在成膜出該TiO2連續膜之工序及成膜出該TiN連續膜之工序中，係藉由讓該旋轉台旋轉，來使得該基板會依序通過該第1處理區域、該第1分離區域、該第2處理區域、該第2分離區域。
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