CN109423625B - 成膜方法以及成膜装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及成膜方法以及成膜装置。在使用包含有机金属化合物的气体对基板进行成膜时，防止基板的背面被金属污染。实施以下工序：预涂工序，向没有被搬入基板(W)的状态的处理容器(11)内供给包含硅的第一气体，利用由硅构成的膜来覆盖包括用于载置基板(W)的载置台(31)在内的所述处理容器(11)内的构件的表面；载置工序，接着，将所述基板(W)以其背面与由所述硅构成的膜接触的方式载置于所述载置台(31)；以及成膜工序，接着，向所述处理容器(11)内供给包含有机金属化合物的第二气体，从而在基板(W)上形成由构成所述有机金属化合物的金属构成的膜。

Description

成膜方法以及成膜装置
技术领域
本发明涉及一种在处理容器内形成了薄膜之后对基板进行成膜的技术。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，在作为基板的半导体晶圆(以下，记载为晶圆)上例如通过ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)来形成TiN(氮化钛)膜等金属膜。在像这样对晶圆进行成膜之前进行以下预涂：在用于载置晶圆的载置台、用于向处理容器内供给气体的喷头等设置于处理容器内的各构件的表面形成薄膜。通过该预涂，能够防止处理容器内的各构件的表面所附着的微粒向晶圆飞散。
为了防止构成在晶圆上形成的金属膜的金属以外的种类的金属附着于晶圆，进行了该预涂，使得在处理容器内形成与例如在晶圆上形成的膜相同种类的膜。例如，在专利文献1和专利文献2中记载了以下一种技术：通过进行将TiCl4(四氯化钛)气体、与该TiCl4气体反应的反应气体用作先驱物(前驱体)的ALD来在处理容器内预涂布了TiN膜之后，在晶圆上形成TiN膜。
专利文献1：日本特开2005-68559号公报
专利文献2：日本特开2010-65309号公报
发明内容
发明要解决的问题
之后，为了便于说明，有时将通过预涂在处理容器内的构件上形成的膜记载为预涂膜，将在晶圆上形成的膜记载为被处理膜。作为上述的被处理膜的TiN膜，有时形成为包含Si(硅)。另外，要求在被处理膜中不包含作为杂质的氯，正在研究一种使用不将该氯作为构成成分的有机金属化合物来作为先驱物的技术。因此，在形成TiN膜来作为被处理膜的情况下，正在研究一种代替上述TiCl4而例如将TDMAT(四(二甲氨基)钛)用作先驱物的技术。但是，如在后述的评价试验中也要说明的那样确认了以下内容：当使用该TDMAT形成作为TiN膜的预涂膜时，附着于晶圆的背面的Ti(钛)的量比较多。
因此，考虑利用TiCl4形成作为预涂膜的TiN膜，利用TDMAT形成作为被处理膜的TiN膜。但是，确认了以下内容：在像这样使用互不相同的先驱物进行了成膜处理的情况下，附着于晶圆的背面的Ti的量也比较多。在发明的实施方式的项目中要详细地说明其理由，但认为是由以下原因导致的：由于在形成预涂膜之后、形成被处理膜之前进行的处理容器内的降温，导致预涂膜裂开。期望一种能够在这种情况下防止晶圆的金属污染的技术。并且，关于在被处理膜的形成中没有使用的种类的气体，希望通过抑制使用的数量来简化成膜装置的结构。
本发明是基于这种情况而完成的，其目的在于，在使用包含有机金属化合物的气体对基板进行成膜时防止基板的背面的金属污染。
用于解决问题的方案
本发明的成膜方法的特征在于，包括以下工序：
预涂工序，向没有被搬入基板的状态的处理容器内供给包含硅的第一气体，利用由硅构成的膜来覆盖包括用于载置所述基板的载置台在内的所述处理容器内的构件的表面；
载置工序，接着，将所述基板以其背面与由所述硅构成的膜接触的方式载置于所述载置台；以及
成膜工序，接着，向所述处理容器内供给包含有机金属化合物的第二气体，从而在所述基板上形成由构成所述有机金属化合物的金属构成的膜。
本发明的成膜装置的特征在于，具备：
载置台，其用于载置被设置在处理容器内的基板；
第一气体供给部，其向所述处理容器内供给包含硅的第一气体；
第二气体供给部，其向所述处理容器内供给包含有机金属化合物的第二气体；以及
控制部，其输出控制信号，使得执行以下步骤：预涂步骤，向没有被搬入基板的状态的所述处理容器内供给所述第一气体，利用由硅构成的膜来覆盖包括所述载置台在内的该处理容器内的构件的表面；以及成膜步骤，接着，向所述处理容器内针对以其背面与由所述硅构成的膜接触的方式被载置于所述载置台的基板供给所述第二气体，从而在所述基板上形成构成所述有机金属化合物的金属构成的膜。
发明的效果
根据本发明，在向处理容器内供给包含有机金属化合物的气体并在基板上形成由该气体中包含的金属构成的膜之前，向没有被搬入基板的状态的处理容器内供给包含硅的气体，利用由硅构成的膜覆盖包括载置台在内的处理容器内的构件的表面，将基板以背面与该膜接触的方式载置于载置台。通过像这样进行成膜，能够抑制基板的背面被金属污染。另外，在以包含硅的方式在基板上形成金属膜的情况下，不需要另外设置用于利用这种包含硅的膜进行预涂的设备，因此能够抑制成膜装置的结构复杂化。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的成膜装置的纵剖侧视图。
图2是用于表示所述成膜装置的预涂处理的说明图。
图3是用于表示所述成膜装置的预涂处理的说明图。
图4是用于表示所述成膜装置的预涂处理的说明图。
图5是用于表示所述成膜装置的预涂处理的说明图。
图6是用于表示所述成膜装置的预涂处理的说明图。
图7是用于表示所述成膜装置的预涂处理的说明图。
图8是用于表示所述成膜装置的对晶圆进行的成膜处理的说明图。
图9是用于表示所述成膜装置的对晶圆进行的成膜处理的说明图。
图10是用于表示所述成膜装置的对晶圆进行的成膜处理的说明图。
图11是用于表示所述成膜装置的对晶圆进行的成膜处理的说明图。
图12是用于表示所述成膜装置的对晶圆进行的成膜处理的说明图。
图13是表示向构成所述成膜装置的处理容器供给各气体的定时的时序图。
图14是表示所述成膜装置的处理的流程的流程图。
图15是表示构成所述成膜装置的载置台的状态的示意图。
图16是表示构成所述成膜装置的载置台的状态的示意图。
图17是表示构成所述成膜装置的载置台的状态的示意图。
图18是本发明的第二实施方式所涉及的成膜装置的纵剖侧视图。
图19是表示利用所述成膜装置形成的预涂膜的说明图。
图20是表示利用所述成膜装置在晶圆上形成的膜的说明图。
附图标记说明
W：晶圆；1：成膜装置；10：控制部；11：处理容器；31：载置台；32：加热器；40：处理空间；55A：TiCl4气体供给源；55C：TDMAT气体供给源；55E：SiH4气体供给源；55G：NH3气体供给源。
具体实施方式
(第一实施方式)
参照图1的纵剖侧视图对本发明的第一实施方式所涉及的成膜装置1进行说明。该成膜装置1具备处理容器11，该处理容器11是用于收纳晶圆W并进行处理的真空容器，通过ALD在该晶圆W上形成含有Si的TiN膜(以下，记载为TiSiN膜)来作为被处理膜。另外，在向处理容器11内搬入该晶圆W之前进行预涂，以在设置于处理容器11内的各构件的表面形成预涂膜。作为该预涂膜，是由作为下层膜的TiN膜和作为上层膜的非晶硅(a-Si)膜构成的层叠膜，通过ALD在处理容器11内形成这些TiN膜和a-Si膜。通过使用TiCl4气体、即含有无机金属化合物的先驱物来形成构成该预涂膜的TiN膜，通过使用TDMAT气体、即含有机金属化合物的先驱物来形成作为上述的被处理膜的TiSiN膜。也就是说，在预涂膜的成膜和被处理膜的成膜中共同使用包含Ti(钛)但种类互不相同的化合物。
上述的处理容器11构成为大致扁平的圆形。在其侧壁埋设有未图示的加热器，在形成预涂膜和被处理膜时该加热器进行加热，使得处理容器内成为期望的温度。处理容器11的下部侧的侧壁12形成为与上部侧的侧壁13相比而言朝向俯视时的处理容器11内的中心部突出。像这样突出的部位的上表面构成为环状的水平面14。图中15是设置于下部侧的侧壁12的晶圆W的搬入搬出口，图中16是用于将搬入搬出口15打开和关闭的闸阀。
排气口17向处理容器11的上部侧的侧壁13开口，排气管18的一端连接于该排气口17。排气管18的另一端经由由阀等构成的压力调整机构19连接于由真空泵构成的排气机构21。压力调整机构19基于从后述的控制部10输出的控制信号来调整处理容器11内的压力。
圆形的载置台31设置为被下部侧的侧壁12包围且载置台31的侧面与该下部侧的侧壁12接近，在该载置台31的上表面水平地载置晶圆W。在该载置台31中埋设有用于使处理容器11内成为期望的温度的加热器32。而且，在载置台31的下表面侧连接有贯穿处理容器11的底部且沿上下方向延伸的支承构件33的上端，该支承构件33的下端被支承在升降自如的升降台34上。根据这种结构，载置台31在处理位置(在图中用实线表示的位置)与该处理位置的下方侧的交接位置(在图中用虚线表示的位置)之间进行升降。在进行上述的预涂膜的形成和被处理膜的形成时，载置台31位于处理位置。在该处理位置处，载置台31的上表面位于与上述处理容器11的下部侧的侧壁12中的水平面14大致相同的高度。另外，在与从搬入搬出口15进入处理容器11内的晶圆W的输送机构之间进行该晶圆W的交接时，载置台31位于交接位置。
图中36是三根(在图中仅显示了两根)支承销，图中37是使支承销36进行升降的升降机构。在载置台31位于交接位置时，支承销36经由设置于载置台31的贯穿孔22进行升降，从而在载置台31的上表面突出或退回。由此，在载置台31与上述的输送机构之间进行晶圆W的交接。图中38是沿上下伸缩自如的波纹管，包围支承构件33的下部侧。关于该波纹管38，其上端连接于处理容器11的底部，其下端连接于升降台34，由此确保处理容器11内的气密性。
在已述的上部侧的侧壁13的上方设置有水平板41，使得经由俯视时形成为沿着该侧壁13的环状的支承构件23来从上侧封塞处理容器11。在水平板41的下表面侧的中央部设置有与载置台31相向的圆形的气体供给部4。气体供给部4的下表面的周缘部形成向下方突出的环状突起42，当载置台31位于处理位置时，该环状突起42接近载置台31的周缘部。在载置台31位于处理位置时，俯视时被环状突起42的内侧的气体供给部4的下表面和载置台31的上表面夹持的空间形成扁平的圆形的处理空间40，晶圆W被收容在该处理空间40来接受成膜处理。另外，上述的水平面14的上侧构成为包围该处理空间40的侧面的环状的排气区域20，通过上述的排气口17进行排气。通过像这样对排气区域20进行排气，处理空间40经由载置台31与环状突起42之间的间隙从其侧面遍及整周地进行排气。
各自沿上下方向形成的多个气体喷出口43分散地向被环状突起42包围的气体供给部4的下表面开口，来向晶圆W喷淋状地喷出气体。因而，被该环状突起42包围的气体供给部4的下表面部构成为气体喷头44。气体供给部4具备被连接有上述气体喷出口43的上端的扁平的圆形的扩散空间45。在形成扩散空间45的顶部分散地设置有构成为圆形的多个气体扩散部46。在气体扩散部46的侧面，多个气体供给口47沿其周向隔开间隔地在水平方向上开口。另外，在气体供给部4的上部侧形成有扁平的气体导入路48。按每个气体扩散部46形成的细长的分支路49从该气体导入路48朝向下方延伸，并连接于该气体扩散部46。根据这种结构，被供给到气体导入路48的气体从各气体扩散部46沿水平方向被喷出到扩散空间45，并在该扩散空间45中扩散，从气体喷头44被喷出到整个处理空间40。
在上述的水平板41的上方连接有经由设置于该水平板41的流路向气体导入路48供给气体的气体供给路51。气体供给路51的上游侧向四处分支而形成分支流路56，四个分支流路56的上游侧各自向两处分支而形成了流路52A～52H。流路52A与52B成对，52C与52D成对，52E与52F成对，52G与52H成对。成对的流路中的一方是相对于向另一个流路供给的气体而成为载气的N2(氮)气体的流路。
流路52A的上游侧依次经由阀V1、罐53A、质量流量控制器(MFC)54A连接于TiCl4气体供给源55A。TiCl4气体在向处理容器11供给之前暂时被贮存在罐53A中。如果更为具体地说明，则在阀V1被闭锁时，从TiCl4气体供给源55A向罐53A供给TiCl4气体而使罐53A内升压。在像这样升压的状态下打开阀V1，TiCl4气体以比较大的流量被供给到处理容器11。与该罐53A同样地，后述的其它罐也具有以下作用：在设置于下游侧的阀被关闭的状态下贮存从上游侧供给的气体，将所贮存的气体以比较大的流量供给到处理容器11。流路52B的上游侧依次经由阀V2、MFC 54B连接于N2气体供给源55B。
流路52C的上游侧依次经由阀V3、罐53C、MFC 54C连接于TDMAT气体供给源55C。形成第二气体供给部的TDMAT气体供给源55C包括用于贮存液体状的TDMAT并进行加热的原料容器和用于向该原料容器内供给N2气体来作为载气的N2气体供给源，通过供给载气而被气化的TDMAT(TDMAT气体)与该载气一起被供给到流路52C。也就是说，向TDMAT气体供给源55C的下游侧供给的气体是TDMAT气体与N2气体的混合气体，但为了便于说明，将该混合气体表述为TDMAT气体。此外，上述的TiCl4气体供给源55A构成为，通过与载气无关地对液体状的TiCl4进行加热来使该液体状的TiCl4气化，从而生成TiCl4气体，所生成的TiCl4气体通过该TiCl4气体自身的蒸气压被供给到流路52A。另外，流路52D的上游侧依次经由阀V4、MFC 54D连接于N2(氮)气体供给源55D。
流路52E的上游侧依次经由阀V5、罐53E、MFC 54E连接于作为第一气体供给部的SiH4(甲硅烷)气体供给源55E。另外，流路52F的上游侧依次经由阀V6、MFC 54F连接于N2(氮)气体供给源55F。流路52G的上游侧依次经由阀V7、罐53G、MFC 54G连接于NH3(氨)气体供给源55G。另外，流路52H的上游侧依次经由阀V8、MFC 54H连接于N2(氮)气体供给源55H。此外，如上所述，从以上的N2气体供给源55B、55D、55F、55H各自供给的N2气体是载气，但该N2气体在成膜处理中始终被供给到处理容器11，由此该N2气体也作为对处理容器11内残留的气体进行吹扫的吹扫气体发挥作用。
另外，成膜装置1具备控制部10。该控制部10由计算机构成，具备程序、存储器、CPU。在程序中编入了步骤组，使得能够实施成膜装置1的后述的一系列动作，控制部10通过该程序向成膜装置1的各部输出控制信号，来控制该各部的动作。具体地说，通过控制信号来控制各阀V1～V8的开闭、由MFC 54A～54H进行的气体的流量的调整、由压力调整机构19进行的处理容器11内的压力的调整、由加热器32和设置于处理容器11的加热器进行的处理容器11内的温度的调整、载置台31的升降以及升降销36的升降等各动作。上述的程序例如被保存在压缩光盘、硬盘、磁光盘、DVD等存储介质，并被安装于控制部10。
接着，使用图2～图12来说明成膜装置1的预涂以及被处理膜的形成工序。在这些图2～图12中，用箭头表示处理容器11内的气体的流动，另外，通过对关闭的阀V附加阴影来与打开的阀V区分地进行显示。另外，关于各气体流路，通过与没有流通气体的部位相比而言将气体向下游侧要流通的部位加粗地示出，来示出气体的流动。此外，如上所述，TiCl4气体、TDMAT气体、SiH4气体以及NH3气体在从气体供给源被供给到罐而被暂时贮存之后被供给到处理容器11，但省略了要贮存于该罐时的从气体供给源朝向该罐的气体的流动像这样显示为粗流路的情况。另外，也适当参照表示向处理容器11内分别供给作为第四气体的TiCl4气体、作为第二气体的TDMAT气体、作为第一气体的SiH4气体、作为第三气体的NH3气体的期间的时序图即图13。在该时序图中也示出了进行后述的各步骤的期间。另外，图14是表示由该成膜装置1进行的一系列的处理的过程的流程图，也适当参照该图14。为了与图13的时序图所示的步骤S1～S14相区分，该流程图中的表示各步骤的栏以附加R1～R5的附图标记的方式示出。
首先，在阀V1～V8被关闭、没有形成预涂膜且在载置台31上没有载置晶圆W的状态下，该载置台31位于处理位置，形成处理空间40。对处理容器11内进行排气而成为规定的压力的真空环境，阀V2、V4、V6、V8被打开，从气体喷头44向处理空间40供给N2气体，并且利用加热器32和设置于处理容器11的侧壁的加热器使处理容器11内的温度上升，例如设为400℃以上、且700℃以下，更为具体地说例如设为460℃(在时序图中为时刻t1)。
之后阀V1被打开，从气体喷头44向处理空间40供给TiCl4气体(时刻t2)。该TiCl4气体被吸附于形成处理空间40的气体喷头44的表面和载置台31的上表面(图2，步骤S1)。接着，阀V1被关闭(时刻t3)，停止从气体喷头44供给TiCl4气体，处理容器11内残留的TiCl4气体被N2气体吹扫而被去除(图3，步骤S2)。之后，阀V7被打开(时刻t4)，从气体喷头44向处理空间40供给NH3气体。该NH3气体与被吸附于形成处理空间40的气体喷头44的表面和载置台31的上表面的TiCl4反应，来形成作为预涂膜的下层膜的TiN膜61(图4，步骤S3)。接着，阀V7被关闭(时刻t5)，停止从气体喷头44供给NH3气体，处理容器11内残留的NH3气体被N2气体吹扫而被去除(图5，步骤S4)。
之后，阀V1被打开(时刻t6)，向处理空间40供给TiCl4气体。也就是说，再次进行上述的步骤S1。在进行了该步骤S1之后，进行上述的步骤S2～S4，之后进一步进行步骤S1～S4。也就是说，如果将步骤S1～S4设为第一周期，则重复进行该第一周期，TiN膜61的膜厚上升。
在进行了规定的次数、例如12000次的第一周期以使TiN膜61成为期望的膜厚之后，阀V1～V8中的V2、V4、V6、V8被打开，成为向处理空间40仅供给N2气体的状态。在流程图中将以上的TiN膜61的形成步骤表示为步骤R1。然后，处理容器11内的温度降低，例如为150℃以上、且300℃以下的温度，更为具体地说例如为200℃(时刻t7，步骤R2)。之后，阀V5被打开，从气体喷头44向处理空间40供给SiH4气体(时刻t8)。该SiH4气体被吸附于TiN膜61的表面。如上所述，处理容器11内的温度比较低，但由于TiN为催化剂，由此即使在这种温度下，被吸附于TiN膜61的SiH4也分解，来形成作为预涂膜的a-Si膜62(图6，步骤S5)。也就是说，以被层叠于TiN膜61的方式形成作为上层膜的a-Si膜62。在从时刻t8起例如经过0.05秒后关闭阀V5(时刻t9)，停止从气体喷头44供给SiH4气体，处理容器11内残留的SiH4气体被N2气体吹扫而被去除(图7，步骤S6)。
在从时刻t9起例如经过0.2秒后打开阀V5(时刻t10)，向处理空间40供给SiH4气体。也就是说，再次进行上述的步骤S5。在进行了该步骤S5之后，进行上述的步骤S6，之后进一步进行步骤S5、S6。也就是说，如果将步骤S5、S6设为第二周期，则重复进行该第二周期，a-Si膜62的膜厚上升。当重复进行规定的回数、例如10次～200次该第二周期时例如关闭阀V1～V8来结束预涂。在流程图中将以上的a-Si膜62的形成步骤表示为步骤R3。
参照作为载置台31的示意图的15～图17来说明以层叠于TiN膜61的方式形成a-Si膜62的理由。在上述的图2～图5中说明过的步骤S1～S4(第一周期)中，为了使TiCl4与NH3反应来形成TiN膜61，需要使处理容器11内成为已述的比较高的温度。但是，之后在晶圆W上形成TiSiN膜时，作为先驱物，不使用TiCl4而使用不包含氯作为构成成分的TDMAT。如在发明要解决的问题的项目中也说明过的那样，这是为了防止氯作为杂质混入在晶圆W上形成的被处理膜。此外，关于不包含氯作为构成成分的情况，并非是设为甚至不包含可能不可避免地作为杂质混入的氯的情况。
有机金属化合物的分解温度比较低，因而，上述的TDMAT的分解温度同样也比较低。因此，为了在吸附于晶圆W之前防止TDMAT分解，在如上述那样形成TiN膜61之后使处理容器11内的温度降低。图15示出了紧接在TiN膜61的成膜结束之后且在使处理容器11内的温度降低之前的载置台31，图16示出了在像这样使处理容器11内的温度降低之后的载置台31。根据后述的评价试验的结果认为，由于该温度的降低导致在TiN膜61中产生裂纹，如图16所示那样产生包含由TiN、未被氮化的Ti以及作为Ti的氧化物的TiO2等Ti构成的原子或分子的微粒P。
在像这样产生了微粒P的状态下，当为了进行成膜而将晶圆W载置于载置台31时，该微粒P吸附于晶圆W的背面，该晶圆W的背面被污染。因此，实施在图6、图7中说明过的步骤S5、S6(第二周期)，形成能够通过TiN膜61的催化剂效应来以比较低的温度成膜的a-Si膜62，使得覆盖TiN膜61，由此防止微粒P从TiN膜61飞散以及微粒P接触晶圆W，从而防止晶圆W的背面被污染。图17示出了像这样形成有a-Si膜62的载置台31。
接着，说明在上述预涂结束后进行的针对晶圆W的成膜处理。例如在处理容器11内被设为形成上述a-Si膜62时的温度的状态下，如已述那样使形成有TiN膜61和a-Si膜62的载置台31向交接位置下降。然后，闸阀16被打开，利用输送机构将晶圆W输送到处理容器11内并将晶圆W载置于该载置台31(步骤R4)。因而，晶圆W以其背面与形成于载置台31的a-Si膜62接触的方式被载置。当输送机构从处理容器11退避并关闭闸阀16时，载置台31向处理位置上升来形成处理空间40，并且处理容器11内成为规定的压力的真空环境，另一方面，晶圆W被加热为与处理容器11内相同的温度。因而，晶圆W例如被加热为150℃～300℃。
接着，阀V2、V4、V6、V8被打开，从气体喷头44向处理空间40供给N2气体。之后，阀V3被打开，从气体喷头44向处理空间40供给TDMAT气体(时刻t11)，该TDMAT气体被吸附于晶圆W(图8，步骤S7)。接着，阀V3被关闭(时刻t12)，停止从气体喷头44喷出TDMAT气体，处理容器11内残留的TDMAT气体被N2气体吹扫而被去除(图9，步骤S8)。之后，阀V7被打开(时刻t13)，从气体喷头44向处理空间40供给NH3气体。该NH3气体与被吸附于晶圆W的表面的TDMAT气体反应，来形成TiN膜的薄层(图10，步骤S9)。但是，省略了该薄层的图示。接着，阀V7被关闭(时刻t14)，停止从气体喷头44供给NH3气体，处理容器11内残留的NH3气体被N2气体吹扫而被去除(图9，步骤S10)。
之后，阀V3被打开(时刻t15)，向晶圆W供给TDMAT气体。也就是说，再次进行上述的步骤S7。在进行了该步骤S7之后，进行上述的步骤S8～S10，之后进一步进行步骤S7～S10。也就是说，如果将步骤S7～S10设为第三周期，则重复进行该第三周期。
之后，阀V5被打开，从气体喷头44向处理空间40供给SiH4气体(时刻t16)，该SiH4气体被吸附在晶圆W的表面的TiN膜上而分解，来形成a-Si膜的薄层(图11，步骤S11)。此外，与该薄层以及后述的SiN的薄层有关的图示也省略。接着，阀V5被关闭(时刻t17)，停止从气体喷头44供给SiH4气体，处理容器11内残留的SiH4气体被N2气体吹扫而被去除(图9，步骤S12)。之后，阀V7被打开(时刻t18)，从气体喷头44向处理空间40供给NH3气体。该NH3气体与形成于晶圆W的a-Si膜反应来形成SiN(氮化硅)膜的薄层(图10，步骤S13)。
接着，阀V7被关闭(时刻t19)，停止从气体喷头44供给NH3气体，处理容器11内残留的NH3气体被N2气体吹扫而被去除(图9，步骤S14)。如果将该步骤S11～S14设为第四周期，则与已述的各第一～第三周期同样地，也重复进行该第四周期。然后，在重复进行该第四周期之后，再次重复进行规定的次数的第三周期(步骤S7～S10)，之后，再次重复进行第四周期。通过像这样使第三周期的重复与第四周期的重复交替地进行，TiN膜的薄层与SiN膜的薄层交替地堆积在晶圆W上，由此形成作为被处理膜的TiSiN膜63。
当使第三周期的重复和第四周期的重复各自进行规定的次数时，关闭阀V1～V8来结束成膜处理(图12)。在流程图中将以上的TiSiN膜63的形成步骤表示为步骤R5。之后，利用与向处理容器11搬入晶圆W时相反的动作来从该处理容器11搬出晶圆W。此外，在上述的处理例中设为在重复进行了多次第三周期之后进行第四周期并进行了说明，也可以在仅进行了一次第三周期之后进行第四周期。同样地，也可以不重复进行第四周期，在仅进行了一次第四周期之后进行第三周期。
根据该成膜装置1，利用TiCl4气体和NH3气体形成TiN膜61来作为预涂膜的下层膜，在使处理容器11内的温度降低之后，利用SiH4气体在TiN膜61上形成a-Si膜62来作为预涂膜的上层膜。然后，在形成于载置台31的a-Si膜62上载置晶圆W，使用TDMAT气体、SiH4气体以及NH3气体在晶圆W上形成TiSiN膜63。由于a-Si膜62是非金属，因此不会由于像这样载置晶圆W而导致晶圆W的背面被金属污染。另外，该a-Si膜62覆盖TiN膜61，由此抑制了由于使处理容器11内降温而从TiN膜61产生的微粒从载置台31脱离而附着于晶圆W。因而，能够抑制晶圆W由于该TiN的微粒而被金属污染。并且，使用为了形成要在晶圆W上形成的被处理膜即TiSiN膜63而使用的SiH4气体来形成上述的a-Si膜62。也就是说，利用用于对晶圆W进行成膜的SiH4气体供给源55E、MFC 54E、流路52E以及阀V5来进行预涂，因此能够避免为了进行预涂而导致成膜装置1的结构复杂化。
(第二实施方式)
在图18中示出本发明的第二实施方式所涉及的成膜装置7。作为该成膜装置7与成膜装置1的不同点，能够列举以下方面：在气体供给路51的上游侧仅设置三个分支流路56，没有设置流路52A、52B以及用于连接该流路52A、52B的分支流路56。因而，也没有设置连接于流路52A、52B的TiCl4气体供给源55A、N2气体供给源55B。除了这种不同点以外，成膜装置7与成膜装置1同样地构成。
以与成膜装置1的处理的不同点为中心来说明成膜装置7的预涂以及针对晶圆W的被处理膜的形成。首先，在载置台31上没有载置晶圆W的状态下，重复进行上述的第二周期(步骤S5，S6)，进行包括a-Si膜62的预涂。在该预涂时，与第一实施方式不同，没有形成TiN膜61，因此为了使SiH4气体分解而生成a-Si，处理容器11内的温度比第一实施方式中的进行步骤S5、S6时的温度高、例如被设为500℃～650℃，。图19示出了该预涂结束且形成了a-Si膜62时的处理空间40。
之后，为了能够使用TDMAT气体进行成膜，与第一实施方式同样地，处理容器11内的温度例如降低为150℃～300℃。然后，与第一实施方式同样地向处理容器11内搬入晶圆W，该晶圆W的背面被载置在形成于载置台31的a-Si膜62上。然后，如在图8～图11中所说明的那样，使第三周期(步骤S7～S10)与第四周期(步骤S11～S14)交替地重复进行一次以上，来在晶圆W上形成TiSiN膜63。图20示出了像这样形成了TiSiN膜63时的处理空间40。
根据该成膜装置7，由于没有形成TiN膜61，因此不会从该TiN膜61生成微粒。因而，能够更加可靠地抑制晶圆W的背面被Ti污染。另外，与第一实施方式同样地，该第二实施方式中的作为预涂膜的a-Si膜62是使用用于形成TiSiN膜63的SiH4气体来形成的，因此能够防止成膜装置7的结构复杂化。而且，与载置于载置台31的晶圆W的背面接触膜是非金属的a-Si膜62，由此也能够抑制晶圆W的金属污染。
另外，作为预涂膜即由Si(硅)构成的膜，并不限于a-Si膜62。例如，也可以在载置台31上没有载置晶圆W的状态下重复进行上述的第四周期(步骤S11～S14)，形成SiN膜并设为预涂膜。也就是说，在第一实施方式中，也可以在TiN膜61上层叠SiN膜来代替a-Si膜62，在第二实施方式中也可以形成SiN膜来代替a-Si膜62。这样，在将SiN膜设为预涂膜的情况下，在形成该SiN膜时也使用用于形成要在晶圆W上形成的TiSiN膜63的气体，因此能够防止成膜装置的结构复杂化。另外，在各实施方式中，也可以将供给SiH4气体时的温度设为比已述的温度高的温度，由此形成多晶硅膜来代替a-Si膜62。另外，也可以通过以比较长的时间连续地向处理容器11供给SiH4气体来形成a-Si膜62。也就是说，也可以通过CVD来形成a-Si膜62。并且，作为用于形成a-Si膜62和TiSiN膜63的气体，并不限于SiH4气体，也可以是Si2H6气体等。此外，作为在晶圆W上形成的被处理膜，也可以是不含有Si的TiN膜。也就是说，也可以重复进行第三周期(步骤S7～S10)，利用TDMAT气体和NH3气体在晶圆W上形成不包含Si的TiN膜来作为被处理膜。
另外，在形成TiN膜63时，作为包含Ti的有机金属化合物，也可以使用例如四乙基甲基氨基钛、四(二乙氨基)钛等来代替TDMAT。另外，作为形成为预涂膜和被处理膜的金属化合物，并不限于Ti(钛)化合物。例如，在第一实施方式中，作为下层侧的预涂膜，也可以通过利用TaCl5气体和NH3气体进行的ALD形成TaN(氮化钽)膜来代替TiN膜61，作为被处理膜，例如也可以通过作为包含Ta(钽)的有机金属化合物的TBTDET(叔丁基酰亚胺三(二乙基酰胺)钽)、PET(五乙氧基钽)等气体与NH3气体进行的ALD形成TaN膜来代替TiN膜63。同样地，在第二实施方式中，也可以通过使用上述的作为包含Ta(钽)的有机金属化合物的气体和NH3气体进行ALD形成TaN膜来代替TiN膜63。除此以外，也可以利用三甲基铝等包含铝的有机金属化合物的气体和NH3气体来形成AlN(氮化铝)。也就是说，本发明并不限定于在晶圆W上形成由Ti构成的金属膜的情况。
另外，在第一实施方式中，也可以代替作为包含氮的气体的NH3气体，例如通过供给O2(氧)气体、臭氧气体等并进行氧化来形成金属氧化膜。如果具体地说明，则也可以通过使用TiCl4气体和O2气体形成TiO2(氧化钛)膜，来代替TiN膜61，并将该TiO2(氧化钛)膜设为预涂膜。另外，关于在晶圆W上形成的被处理膜，也可以使用TDMAT气体和O2气体来形成TiO2膜。也就是说，本发明并不限定于在晶圆W上形成金属氮化膜的情况。另外，利用晶圆W表面的热使作为有机金属化合物的气体分解，由此即使在晶圆W上形成金属膜那样的情况下也能够应用本发明。并且，关于第一实施方式中的作为预涂膜的下层膜的TiN膜，也可以重复进行第三周期(步骤S7～S10)，也就是代替TiCl4气体而使用TDMAT气体来形成TiN膜。在该情况下，为了使TDMAT不分解，从预涂膜的形成开始起直到被处理膜的形成结束为止，将处理容器11内设为150℃～300℃。此外，本发明并不限定于已述的实施方式，各实施方式能够适当地变更或者互相组合。
(评价试验)
以下，说明与本发明相关联地进行的评价试验。在该评价试验中，在处理容器11内形成了预涂膜之后，向被加热至200℃的处理容器11内输送晶圆W，并将晶圆W载置于载置台31。之后，将从处理容器11搬出的晶圆W的背面作为样品，通过使用全反射荧光X射线分析装置来测定出每1cm2的原子数。每当进行测定时变更在处理容器11内形成的预涂膜的种类，并检查所测定出的原子数的差异。
具体地说，将处理容器11内的温度设为200℃并重复进行了已述的第三周期(步骤S7～S10)。也就是说，将通过TDMAT形成的TiN膜设为预涂膜。在形成了该预涂膜时，将被搬入处理容器11的晶圆W设为样品1。另外，将处理容器11内的温度设为460℃并重复进行了已述的第一周期(步骤S1～S4)。也就是说，将利用TiCl4形成的TiN膜设为预涂膜，在使处理容器11内的温度降低至200℃之后，向该处理容器11内搬入了晶圆W。将该晶圆W设为样品2。
另外，与搬入作为样品2的晶圆W时的预涂膜同样地，将处理容器11内的温度设为460℃，在利用TiCl4气体形成TiN膜来作为该预涂膜之后，使处理容器11内降低至200℃，并使第二周期(步骤S5、S6)进行了10个周期。也就是说，与已述的第一实施方式同样地，形成由TiN膜61和a-Si膜62构成的预涂膜，并向处理容器11内搬入了晶圆W。将该晶圆W设为样品3。然后，与搬入了作为样品3的晶圆W时的预涂膜同样地形成了由TiN膜61和a-Si膜62构成的预涂膜，但第二周期进行了200个周期，与搬入作为样品3的晶圆W时相比a-Si膜62的膜厚变大。在形成了该预涂膜时，将被搬入处理容器11内的晶圆W设为样品4。
作为样品1～4的与Ti原子有关的测定结果，样品1是276121.5×1010atms/cm2，样品2是472.658×1010atms/cm2，样品3是52.728×1010atms/cm2，样品4是10.891×1010atms/cm2。这样，样品1～4中的附着于样品1的Ti原子的数量最多。认为这是由于，由TDMAT形成的TiN的预涂膜与载置台31的粘合性低，易于从载置台31剥离。另外，附着于样品2的Ti原子的数量也比较多。认为这是由于，如在图15、图16中所说明的那样，由于处理容器11内的降温而产生了TiN膜61的裂纹。
但是，在本发明的第一实施方式中要进行预涂的样品3、4与样品1、2相比，所附着的Ti原子的数量被大幅地抑制。因而，根据该评价试验确认了本发明的效果。另外，在样品3、4中，a-Si膜62的厚度大的样品4与样品3相比，所附着的Ti原子的数量少。因而，获知通过以具有适当的尺寸的膜厚的方式形成a-Si膜，能够更加可靠地抑制Ti原子向晶圆W的附着。

Claims (9)

1.一种成膜方法，其特征在于，包括以下工序：
预涂工序，向没有被搬入基板的状态的处理容器内供给包含硅的第一气体，利用由硅构成的膜来覆盖包括用于载置所述基板的载置台在内的所述处理容器内的构件的表面；
载置工序，接着，将所述基板以其背面与由所述硅构成的膜接触的方式载置于所述载置台；以及
成膜工序，接着，向所述处理容器内供给包含有机金属化合物的第二气体，从而在所述基板上形成由构成所述有机金属化合物的金属构成的膜，
其中，所述预涂工序包括以下工序：
第一预涂工序，向所述处理容器内供给作为与所述有机金属化合物不同的化合物、且包含与该有机金属化合物共同的金属的第四气体，在所述处理容器内的构件上形成包含该金属的下层膜；以及
第二预涂工序，接着，向所述处理容器内供给所述第一气体，以层叠于所述下层膜的方式形成由所述硅构成的膜。
2.根据权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，
所述成膜工序是以下工序：还向所述处理容器内供给所述第一气体，在所述基板上形成包含所述金属和硅的膜。
3.根据权利要求2所述的成膜方法，其特征在于，
所述成膜工序是以下工序：还供给作为包含氮的化合物的第三气体，在所述基板上形成包含所述金属、所述硅以及所述氮的膜。
4.根据权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，
在使所述处理容器内的温度成为第一温度的状态下进行所述第一预涂工序，
在使所述处理容器内的温度成为低于所述第一温度的第二温度的状态下进行所述第二预涂工序。
5.根据权利要求4所述的成膜方法，其特征在于，
所述第一温度是400℃以上，所述第二温度是300℃以下。
6.根据权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，
所述第四气体由所述金属的氯化物构成，所述第二气体的构成成分不包含氯。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的成膜方法，其特征在于，
所述金属是钛。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的成膜方法，其特征在于，
由所述硅构成的膜是非晶硅膜。
9.一种成膜装置，其特征在于，具备：
载置台，其用于载置被设置在处理容器内的基板；
第一气体供给部，其向所述处理容器内供给包含硅的第一气体；
第二气体供给部，其向所述处理容器内供给包含有机金属化合物的第二气体；以及
控制部，其输出控制信号，使得执行以下步骤：预涂步骤，向没有被搬入基板的状态的所述处理容器内供给所述第一气体，利用由硅构成的膜来覆盖包括所述载置台在内的该处理容器内的构件的表面；以及成膜步骤，接着，向所述处理容器内针对以背面与由所述硅构成的膜接触的方式被载置于所述载置台的基板供给所述第二气体，从而在所述基板上形成由构成所述有机金属化合物的金属构成的膜，
其中，所述预涂步骤包括以下步骤：
第一预涂步骤，向所述处理容器内供给作为与所述有机金属化合物不同的化合物、且包含与该有机金属化合物共同的金属的第四气体，在所述处理容器内的构件上形成包含该金属的下层膜；以及
第二预涂步骤，接着，向所述处理容器内供给所述第一气体，以层叠于所述下层膜的方式形成由所述硅构成的膜。
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