JP2004156104A - 成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属カルボニルを用いて、分解ガスによる悪影響を生じさせずに金属膜を成膜することができる成膜方法を提供すること。
【解決手段】Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルガスを用いて被処理基板上に所定の金属膜、例えばＷ膜を形成するにあたり、真空チャンバーに被処理基板を搬入し（工程１）、被処理基板を金属カルボニルガスの分解可能温度に加熱し（工程２）、被処理基板に対する金属カルボニルガスの供給と金属カルボニルガスが分解して生成したＣＯガス等の分解ガスの除去とを交互的に行う（工程４）。
【選択図】 図２
【解決手段】Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルガスを用いて被処理基板上に所定の金属膜、例えばＷ膜を形成するにあたり、真空チャンバーに被処理基板を搬入し（工程１）、被処理基板を金属カルボニルガスの分解可能温度に加熱し（工程２）、被処理基板に対する金属カルボニルガスの供給と金属カルボニルガスが分解して生成したＣＯガス等の分解ガスの除去とを交互的に行う（工程４）。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造工程において半導体基板にタングステン（Ｗ）等の金属膜を形成する成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）上に形成されるコンタクトホールや配線間のビアホールを埋め込むための材料としておよびその相互拡散バリアの材料等としてＷ（タングステン）が用いられている。
【０００３】
Ｗの成膜処理として、過去には物理的蒸着（ＰＶＤ）が用いられていたが、Ｗは高融点金属であること、およびＰＶＤでは近年のデバイスの微細化による高カバレッジに対応することが困難であること等の理由で、高融点のＷを溶融する必要がなく、かつデバイスの微細化に十分対応可能な化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。
【０００４】
このようなＣＶＤ−Ｗ膜は、処理ガスとして例えば六フッ化タングステン（ＷＦ６）および還元ガスであるＨ２ガスを用い、ウエハ上でＷＦ６＋３Ｈ２→Ｗ＋６ＨＦと反応させることにより成膜されていたが、近年、デザインルールの微細化が益々進んでおり、このようなＦ含有ガスを使用するとゲート酸化膜の膜質にＦが影響を与えデバイスの故障を生じる。
【０００５】
一方、Ｆ含有ガスを用いないＣＶＤ−Ｗ成膜の際の処理ガスとして有機化合物ガスであるタングステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）６）が知られている（特許文献１、２、３）。また、Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルを用いてＣＶＤにより金属膜を形成することが非特許文献１に記載されている。さらに、特許文献４には、Ｗ（ＣＯ）６を用いたＣＶＤプロセスにより半導体デバイスにＷ膜を形成することが開示されている。Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルは、ＷＦ６のようなＦによるデバイスへの不都合が生じないため、ＣＶＤのソースガスとして有望である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２０２２５６７０号公報
【特許文献２】
特開平４−１７３９７６号公報
【特許文献３】
特開平４−２７１３６号公報
【特許文献４】
特開２００２−１２４４８８号公報
【非特許文献１】
Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｌ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １４（２）， Ｍａｒ／Ａｐｒ １９９６ ４１５〜４２４ページ
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記非特許文献１の４１７ページ右欄にも記載されているように、Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルを用いた場合には、その分解時に発生するＣＯは金属との親和性が強いため、被成膜表面にＣＯが吸着されやすく、これによりＣＯが不純物として膜中に取り込まれてＷ膜の電気抵抗が高くなってしまう。そのため、Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルはＣＶＤソースガスとして有望視されながらも十分に実用化されているとはいえないのが現状である。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルを用いて、ＣＯ等の分解ガスによる悪影響を生じさせずに電気抵抗の低い金属膜を成膜することができる成膜方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、金属カルボニルガスを用いて被処理基板上に所定の金属膜を形成する成膜方法であって、真空チャンバーに被処理基板を搬入する工程と、被処理基板を金属カルボニルガスの分解可能温度に加熱する工程と、前記被処理基板に対する前記金属カルボニルガスの供給と金属カルボニルガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行う工程とを具備することを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１０】
このように、被処理基板に対する前記金属カルボニルガスの供給と金属カルボニルガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行うので、ＣＯ等の分解ガスが金属膜に吸着しても速やかに除去され、ＣＯ等の分解ガスの膜中への取り込みを低減することができる。これにより、低抵抗の金属膜を得ることができる。
【００１１】
この場合に、前記分解ガスの除去は、前記金属カルボニルガスの供給を停止して前記真空チャンバーを排気することにより行うことができるし、また、前記金属カルボニルガスの供給を停止し、前記真空チャンバー内にパージガスを供給して前記分解ガスをパージしつつ排気することにより行うこともできる。
【００１２】
また、前記金属カルボニルガスの１回の供給量が金属膜の厚さ２ｎｍ以下に相当することが好ましく、１．１ｎｍ以下に相当することがより好ましい。前記分解ガスの除去の１回あたりの時間が２秒以上であることが好ましく、３秒以上がより好ましい。分解ガスの除去を上記のように真空チャンバーを排気することにより行う場合やパージガスを供給する場合のように排気を伴う場合には、１回あたりの排気量は３０Ｌ以上であることが好ましく、４０Ｌ以上、さらには４５Ｌ以上であることがより好ましい。
【００１３】
さらに、前記金属カルボニルガスの供給を相対的に低温で行い、前記分解ガスの除去を相対的に高温で行うことが好ましい。さらにまた、前記分解ガスの除去の際に還元ガスを導入することができる。
【００１４】
前記金属カルボニルとしては、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２から選択される少なくとも１種を用いることができる。
【００１５】
本発明はまた、Ｗ（ＣＯ）６ガスを用いて被処理基板上にタングステン（Ｗ）膜を形成する成膜方法であって、真空チャンバーに被処理基板を搬入する工程と、被処理基板を３００〜６００℃に加熱する工程と、前記被処理基板に対するＷ（ＣＯ）６ガスの供給とＷ（ＣＯ）６ガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行う工程とを具備することを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の成膜方法を実施するためのＣＶＤ−Ｗ成膜装置の一例を模式的に示す断面図である。
【００１７】
この成膜装置１００は、気密に構成された略円筒状のチャンバー１を有しており、その中には被処理体であるウエハＷを水平に支持するためのサセプタ２がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材３により支持された状態で配置されている。サセプタ２の外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング４が設けられている。また、サセプタ２には抵抗加熱型のヒーター５が埋め込まれており、このヒーター５はヒーター電源６から給電されることによりサセプタ２が加熱されて、その熱で被処理体であるウエハＷを加熱する。この熱によりＷ（ＣＯ）６ガスが熱分解される。この際に、サセプタ２は成膜に都合の良い３００〜６００℃の間の所定の温度に加熱される。ヒーター電源６にはコントローラー（図示せず）が接続されており、これにより図示しない温度センサーの信号に応じてヒーター５の出力が制御される。また、チャンバー１の壁にもヒーター（図示せず）が埋め込まれており、チャンバー１の壁を４０〜８０℃程度に加熱するようになっている。
【００１８】
チャンバー１の天壁１ａには、シャワーヘッド１０が設けられている。このシャワーヘッド１０の下部のシャワープレート１０ａにはサセプタ２に向けてガスを吐出するための多数のガス吐出孔１１が形成されており、その上端にはＷ（ＣＯ）６ガスを供給する配管１２が接続されている。また、シャワープレート１０ａには、シャワーヘッド１０内でのＷ（ＣＯ）６ガスの分解を防止するために、例えば同心円状の冷媒流路１０ｂが設けられており、図示しない冷媒供給源からこの冷媒流路１０ｂに冷却水等の冷媒が供給され、２０〜１００℃に制御することができるようになっている。
【００１９】
配管１２の他端は、成膜原料である固体状のＷ（ＣＯ）６原料Ｓが収容された成膜原料容器１３に挿入されている。容器１３には、キャリアガス配管１４が挿入され、キャリアガス供給源１５から配管１４を介してキャリアガスとして例えばＡｒガスを成膜原料容器１３に吹き込むことにより、原料容器１３内の固体状のＷ（ＣＯ）６原料Ｓが昇華してＷ（ＣＯ）６ガスとなり、キャリアガスにキャリアされて配管１２を介してシャワーヘッド１０へ供給され、さらにはチャンバー１へ供給される。なお、配管１４にはマスフローコントローラ１６とその前後のバルブ１７とが設けられている。また、配管１２には例えばＷ（ＣＯ）６ガスの量に基づいてその流量を把握するための流量計４５とその前後バルブ１７が設けられている。さらに、配管１２，１４の周囲にはヒーター（図示せず）が設けられており、Ｗ（ＣＯ）６ガスの固化しない温度、例えば２０〜１００℃、好ましくは２５〜６０℃に制御される。また、配管１２の流量計４５の下流側には、プリフローライン４１が接続され、このプリフローライン４１は後述する排気管２４に接続されている。さらに、プリフローライン４１には、Ｗ（ＣＯ）６ガス配管１２との分岐部の直下流にバルブ４２が設けられている。
【００２０】
一方、配管１２にパージガス配管１８が接続され、このパージガス配管１８の他端はパージガス供給源１９に接続されている。パージガス供給源１９は、パージガスとして、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎ２ガス等の不活性ガスやＨ２ガス等を供給するようになっている。なお、パージガス配管１８にはマスフローコントローラ２０およびその前後のバルブ２１が設けられている。
【００２１】
マスフローコントローラ１６，２０、バルブ１７，２１，４２はコントローラ４０によって制御され、キャリアガス、Ｗ（ＣＯ）６ガスおよびパージガスの供給・停止およびこれらの流量が制御されるようになっている。Ｗ（ＣＯ）６ガス流量を把握するための流量計４５もコントローラ４０に接続されており、コントローラ４０は、所望のＷ（ＣＯ）６ガス流量値が得られるように、流量計４５の値に基づいてキャリアガスのマスフローコントローラ１６を制御する。
【００２２】
チャンバー１の底壁１ｂの中央部には円形の開口部２２が形成されており、底壁１ｂにはこの開口部２２と連通し、下方に向けて突出する排気室２３が設けられている。排気室２３の側面には排気管２４が接続されており、この排気管２４には高速真空ポンプを含む排気装置２５が接続されている。そしてこの排気装置２５を作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。
【００２３】
サセプタ２には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン２６がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン２６は支持板２７に固定されている。そして、ウエハ支持ピン２６は、エアシリンダ等の駆動機構２８により支持板２７を介して昇降される。
【００２４】
チャンバー１の側壁には、成膜装置１００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２９と、この搬入出口２９を開閉するゲートバルブ３０とが設けられている。
【００２５】
次に、このような成膜装置を用いてＷ膜を成膜する動作について説明する。
図２は、この際の工程を示すフローチャートである。まず、ゲートバルブ３０を開にして搬入出口２９からウエハＷをチャンバー１内に搬入し、サセプタ２上に載置する（工程１）。次いで、ヒーター５によりサセプタを加熱してその熱によりウエハＷを３００〜６００℃に加熱し（工程２）、排気装置２５の真空ポンプによりチャンバー１内を排気して、チャンバー１内の圧力を６．７Ｐａ以下に真空排気する（工程３）。
【００２６】
その後、ウエハＷ上に形成された所定の膜の表面にＷ膜を成膜する（工程４）。この成膜工程は、（１）成膜原料容器１３に収容された固体状のＷ（ＣＯ）６原料Ｓにキャリアガス、例えばＡｒガスを吹き込み、Ｗ（ＣＯ）６原料Ｓを昇華させ、生成したＷ（ＣＯ）６ガスをキャリアガスによりキャリアさせて配管１２およびシャワーヘッド１０を経てチャンバー１内に導入し、ウエハＷ表面に所定時間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給した後、（２）Ｗ（ＣＯ）６ガスの供給を止めて排気装置２５の高速真空ポンプによって所定時間高速排気することにより、Ｗ（ＣＯ）６ガスの分解により生じたＣＯガスを除去する、という（１）、（２）を複数回繰り返す。この際のＷ（ＣＯ）６ガスの供給・停止および流量はコントローラ４０により行われる。
【００２７】
従来は、連続的にＷ（ＣＯ）６ガスを供給するが、その場合には、図３に示すように、まず、ウエハＷ上の所定の膜の表面にＷ（ＣＯ）６ガスが到達し（図３（ａ））、そこでＷ（ＣＯ）６ガスが分解し、分解したＣＯが短時間でＷが吸着すべきサイトに吸着する（図３（ｂ））。これにより、Ｗ膜にＣＯが取り込まれて電気抵抗が高くなり、膜質が劣化してしまう。これに対して、上記工程４においては、ウエハＷに対するＷ（ＣＯ）６ガスの供給とＷ（ＣＯ）６ガスが分解して生成したＣＯガスの高速排気による除去とを交互的に行うので、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ウエハＷ上の所定の膜の表面にＷ（ＣＯ）６ガスが到達し、分解したＣＯが短時間でＷが吸着すべきサイトに吸着しても、図４（ｃ）に示すように高速排気により速やかに除去され、図４（ｄ）に示すように、次のＷ（ＣＯ）６ガスの供給によりＣＯが除去された吸着サイトにＷ（ＣＯ）６が吸着し、それを繰り返して所定の膜厚のＷ膜を形成することができるので、ＣＯ取り込みによる膜質の低下を防ぐことができる。
【００２８】
この工程４の際のチャンバー１内の圧力は０．１０〜６６６．７Ｐａであることが望ましい。圧力が６６６．７Ｐａを超えるとＷ膜の膜質が低下するおそれがあり、一方、０．１０Ｐａ未満では成膜レートが低くなりすぎる。また、Ｗ（ＣＯ）６ガスのレジデンスタイムは、１００ｓｅｃ以下であることが好ましい。Ｗ（ＣＯ）６ガス流量は、０．０１〜５Ｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００２９】
ＣＯガスの除去の際には、上記のような高速排気を行う代わりに、パージガス供給源１９からパージガスを導入するようにしてもよい。パージガス導入の際は、チャンバー１内の圧力が成膜ガス導入時と同じ程度の圧力になるように排気を行うことが好ましいが、排気装置２５のバルブをフルオープンにして真空ポンプを引き切りで行うことでもＣＯガスの除去が効果的に行われる。このようにパージガスを導入することにより、吸着したＣＯをより速やかに追い出すことが可能となる。また、一定時間高速排気を行った後、パージガスを導入するようにしてもよい。
【００３０】
また、Ｗ（ＣＯ）６の吸着は相対的に低温のほうが生じやすく、ＣＯの脱離は相対的に高温のほうが生じやすいので、Ｗ（ＣＯ）６ガス供給の際にはウエハＷを相対的に低温にし、ＣＯ除去の際にはウエハＷを相対的に高温にすることが好ましい。例えば、Ｗ（ＣＯ）６ガス供給の際のウエハ温度を１００〜４００℃程度にし、ＣＯ除去の際のウエハ温度を３００〜６００℃程度とする。この場合には、ウエハ温度を短時間で切り替える必要があるため、サセプタ２としては熱伝導性の高いＡｌＮ等を用い、かつ極力薄くすることが好ましい。また、加熱源として抵抗加熱型のヒーター５の代わりにランプ加熱式の加熱源を用いればウエハ温度を短時間で変化させやすい。
【００３１】
この工程４において、Ｗ（ＣＯ）６ガスの１回の供給量は、Ｗ膜の厚さ２ｎｍ以下に相当することが好ましい。１回に成膜する厚さがこの程度であれば生成したＣＯが取り込まれる量が少ない。より好ましくはＷ膜の厚さ１．１ｎｍ以下に相当することである。また、分解ガスであるＣＯガスの除去の１回あたりの時間は２秒以上であることが好ましい。この時間が２秒以上であれば、ウエハＷ上からＣＯを有効に除去することができる。より好ましくは３秒以上である。３秒以上であればウエハＷ上からＣＯをほぼ除去することができる。この時の分解ガスの除去１回あたりの排気量は３０Ｌ以上が好ましく、４０Ｌ、さらには４５Ｌ以上がより好ましい。
【００３２】
なお、キャリアガスはＡｒガスに限らず他のガスを用いてもよいが、Ａｒガスを含めてガス温度を低く抑制することができるガスが好ましく、このようなガスとしては、Ａｒガスの他、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスが例示される。
【００３３】
このようにして、Ｗ膜の成膜が終了後、Ｗ（ＣＯ）６ガスの供給を停止し（工程５）、パージガス供給源１９からパージガスを流してチャンバー１内のＷ（ＣＯ）６ガスを追い出す（工程６）。そして、ゲートバルブ３０を開にして搬入出口２９からウエハＷを搬出する（工程７）。
【００３４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図５は、本実施形態の成膜方法に用いられるＣＶＤ−Ｗ成膜装置を模式的に示す断面図である。この成膜装置１００′は、基本構造は図１と同じであるが、還元ガスが供給可能な点のみが図１の装置とは異なっている。すなわち、配管１２に還元ガス配管３１が接続され、この還元ガス配管３１の他端は還元ガス供給源３２に接続されている。還元ガス供給源３２は、還元ガスとして、例えばＨ２ガス、ＳｉＨ４ガス等を供給するようになっている。なお、還元ガス配管３１にはマスフローコントローラ３３およびその前後のバルブ３４が設けられている。また、マスフローコントローラ３３の下流側にはプリフローライン４３が接続されており、このプリフローライン４３はプリフローライン４１に接続されている。プリフローライン４３には、還元ガス配管３１との分岐部の直下流にバルブ４４が設けられている。マスフローコントローラ３３、バルブ３４，４４もコントローラ４０により制御され、還元ガスの供給・停止および流量がコントローラ４０により制御される。
【００３５】
このような図５に示す成膜装置を用いてＷ膜を成膜する場合には、成膜工程において、ＣＯ除去の際に還元ガス供給源３２から還元ガスを供給する。これにより、吸着したＷ（ＣＯ）６の分解およびＣＯの除去が促進され、より一層成膜レートを上昇させることができる。
【００３６】
次に、本発明の効果を確認した実験について説明する。
ここでは、図１の装置を用い、チャンバー１内の圧力を６６．７Ｐａとし、ウエハ温度を４４０℃に設定し、以下の６つの成膜条件で厚さ３０ｎｍ程度のＷ膜を成膜した。
【００３７】
［条件１］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで連続的にＷ（ＣＯ）６ガスを供給して３５ｎｍのＷを成膜。
［条件２］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１６ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して、５秒間の１５０Ｌ／ｓｅｃの排気速度での高速真空排気を行い、これらを１９０回繰り返して３０ｎｍのＷ膜を成膜。
［条件３］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１６ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して、３秒間のＡｒガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎでのパージを行い（排気速度１５．３Ｌ／ｓｅｃ）、これらを１９０回繰り返して３０ｎｍのＷ膜を成膜。
［条件４］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１７ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して、５秒間のＡｒガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎでのパージを行い（排気速度１５．３Ｌ／ｓｅｃ）、これらを１９０回繰り返して３２ｎｍのＷ膜を成膜。
［条件５］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１６ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して、１０秒間のＡｒガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎでのパージを行い（排気速度１５．３Ｌ／ｓｅｃ）、これらを１９０回繰り返して３０ｎｍのＷ膜を成膜。
［条件６］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１６ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して５秒間の１５０Ｌ／ｓｅｃの排気速度での高速真空排気およびその後の５秒間のＡｒガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎでのパージを行い（排気速度１５．３Ｌ／ｓｅｃ）、これらを１９０回繰り返して３０ｎｍのＷ膜を成膜。
【００３８】
これら条件で成膜したＷ膜の比抵抗を測定した結果を図６に示す。この図に示すように、本発明によらずに連続的にＷ膜を成膜する条件１ではＷ膜の比抵抗が３００μΩ・ｃｍであるのに対し、本発明に従った条件２，３，４，５，６はいずれもＷ膜の比抵抗が条件１よりも十分に低く、比抵抗の低い良好な膜質が得られることが確認された。本発明による条件３，４，５では、ＡｒパージによるＣＯ除去の時間をそれぞれ３，５，１０秒としているが、その時間が長いほどＷ膜の比抵抗が低いことがわかる。また、ＣＯ除去時間が同じ１０秒でもパージのみの条件５よりも、真空排気の後にパージを行った条件６のほうがＷ膜の抵抗が低かった。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、金属カルボニルとしてＷ（ＣＯ）６を用いてＷ膜を形成する場合について説明したが、これに限定することなく、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２から選択された少なくとも１種を採用することが可能であり、これらによって、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｒｕ等の金属を成膜することができる。
【００４０】
また、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず他の基板、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板にも適用することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理基板に対する金属カルボニルガスの供給と金属カルボニルガスが分解して生成したＣＯ等の分解ガスの除去とを交互的に行うので、ＣＯ等の分解ガスが金属膜に吸着しても速やかに除去され、ＣＯ等の分解ガスの膜中への取り込みを低減し、電気抵抗の低い良質な金属膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜方法に用いられるＣＶＤ−Ｗ成膜装置の一例を模式的に示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態の工程を示すフローチャート。
【図３】従来の成膜状態を説明するための模式図。
【図４】本発明の一実施形態の成膜状態を説明するための模式図。
【図５】本発明の成膜方法に用いられるＣＶＤ−Ｗ成膜装置の他の例を模式的に示す断面図。
【図６】本発明の効果を把握した実験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１；チャンバー
２；サセプタ
５；ヒーター
１０；シャワーヘッド
１２；配管
１３；成膜原料容器
２５；排気装置
３０；コントローラ
Ｗ……半導体ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造工程において半導体基板にタングステン（Ｗ）等の金属膜を形成する成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）上に形成されるコンタクトホールや配線間のビアホールを埋め込むための材料としておよびその相互拡散バリアの材料等としてＷ（タングステン）が用いられている。
【０００３】
Ｗの成膜処理として、過去には物理的蒸着（ＰＶＤ）が用いられていたが、Ｗは高融点金属であること、およびＰＶＤでは近年のデバイスの微細化による高カバレッジに対応することが困難であること等の理由で、高融点のＷを溶融する必要がなく、かつデバイスの微細化に十分対応可能な化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。
【０００４】
このようなＣＶＤ−Ｗ膜は、処理ガスとして例えば六フッ化タングステン（ＷＦ６）および還元ガスであるＨ２ガスを用い、ウエハ上でＷＦ６＋３Ｈ２→Ｗ＋６ＨＦと反応させることにより成膜されていたが、近年、デザインルールの微細化が益々進んでおり、このようなＦ含有ガスを使用するとゲート酸化膜の膜質にＦが影響を与えデバイスの故障を生じる。
【０００５】
一方、Ｆ含有ガスを用いないＣＶＤ−Ｗ成膜の際の処理ガスとして有機化合物ガスであるタングステンカルボニル（Ｗ（ＣＯ）６）が知られている（特許文献１、２、３）。また、Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルを用いてＣＶＤにより金属膜を形成することが非特許文献１に記載されている。さらに、特許文献４には、Ｗ（ＣＯ）６を用いたＣＶＤプロセスにより半導体デバイスにＷ膜を形成することが開示されている。Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルは、ＷＦ６のようなＦによるデバイスへの不都合が生じないため、ＣＶＤのソースガスとして有望である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２０２２５６７０号公報
【特許文献２】
特開平４−１７３９７６号公報
【特許文献３】
特開平４−２７１３６号公報
【特許文献４】
特開２００２−１２４４８８号公報
【非特許文献１】
Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｌ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １４（２）， Ｍａｒ／Ａｐｒ １９９６ ４１５〜４２４ページ
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記非特許文献１の４１７ページ右欄にも記載されているように、Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルを用いた場合には、その分解時に発生するＣＯは金属との親和性が強いため、被成膜表面にＣＯが吸着されやすく、これによりＣＯが不純物として膜中に取り込まれてＷ膜の電気抵抗が高くなってしまう。そのため、Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルはＣＶＤソースガスとして有望視されながらも十分に実用化されているとはいえないのが現状である。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、Ｗ（ＣＯ）６のような金属カルボニルを用いて、ＣＯ等の分解ガスによる悪影響を生じさせずに電気抵抗の低い金属膜を成膜することができる成膜方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、金属カルボニルガスを用いて被処理基板上に所定の金属膜を形成する成膜方法であって、真空チャンバーに被処理基板を搬入する工程と、被処理基板を金属カルボニルガスの分解可能温度に加熱する工程と、前記被処理基板に対する前記金属カルボニルガスの供給と金属カルボニルガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行う工程とを具備することを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１０】
このように、被処理基板に対する前記金属カルボニルガスの供給と金属カルボニルガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行うので、ＣＯ等の分解ガスが金属膜に吸着しても速やかに除去され、ＣＯ等の分解ガスの膜中への取り込みを低減することができる。これにより、低抵抗の金属膜を得ることができる。
【００１１】
この場合に、前記分解ガスの除去は、前記金属カルボニルガスの供給を停止して前記真空チャンバーを排気することにより行うことができるし、また、前記金属カルボニルガスの供給を停止し、前記真空チャンバー内にパージガスを供給して前記分解ガスをパージしつつ排気することにより行うこともできる。
【００１２】
また、前記金属カルボニルガスの１回の供給量が金属膜の厚さ２ｎｍ以下に相当することが好ましく、１．１ｎｍ以下に相当することがより好ましい。前記分解ガスの除去の１回あたりの時間が２秒以上であることが好ましく、３秒以上がより好ましい。分解ガスの除去を上記のように真空チャンバーを排気することにより行う場合やパージガスを供給する場合のように排気を伴う場合には、１回あたりの排気量は３０Ｌ以上であることが好ましく、４０Ｌ以上、さらには４５Ｌ以上であることがより好ましい。
【００１３】
さらに、前記金属カルボニルガスの供給を相対的に低温で行い、前記分解ガスの除去を相対的に高温で行うことが好ましい。さらにまた、前記分解ガスの除去の際に還元ガスを導入することができる。
【００１４】
前記金属カルボニルとしては、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２から選択される少なくとも１種を用いることができる。
【００１５】
本発明はまた、Ｗ（ＣＯ）６ガスを用いて被処理基板上にタングステン（Ｗ）膜を形成する成膜方法であって、真空チャンバーに被処理基板を搬入する工程と、被処理基板を３００〜６００℃に加熱する工程と、前記被処理基板に対するＷ（ＣＯ）６ガスの供給とＷ（ＣＯ）６ガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行う工程とを具備することを特徴とする成膜方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の成膜方法を実施するためのＣＶＤ−Ｗ成膜装置の一例を模式的に示す断面図である。
【００１７】
この成膜装置１００は、気密に構成された略円筒状のチャンバー１を有しており、その中には被処理体であるウエハＷを水平に支持するためのサセプタ２がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材３により支持された状態で配置されている。サセプタ２の外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング４が設けられている。また、サセプタ２には抵抗加熱型のヒーター５が埋め込まれており、このヒーター５はヒーター電源６から給電されることによりサセプタ２が加熱されて、その熱で被処理体であるウエハＷを加熱する。この熱によりＷ（ＣＯ）６ガスが熱分解される。この際に、サセプタ２は成膜に都合の良い３００〜６００℃の間の所定の温度に加熱される。ヒーター電源６にはコントローラー（図示せず）が接続されており、これにより図示しない温度センサーの信号に応じてヒーター５の出力が制御される。また、チャンバー１の壁にもヒーター（図示せず）が埋め込まれており、チャンバー１の壁を４０〜８０℃程度に加熱するようになっている。
【００１８】
チャンバー１の天壁１ａには、シャワーヘッド１０が設けられている。このシャワーヘッド１０の下部のシャワープレート１０ａにはサセプタ２に向けてガスを吐出するための多数のガス吐出孔１１が形成されており、その上端にはＷ（ＣＯ）６ガスを供給する配管１２が接続されている。また、シャワープレート１０ａには、シャワーヘッド１０内でのＷ（ＣＯ）６ガスの分解を防止するために、例えば同心円状の冷媒流路１０ｂが設けられており、図示しない冷媒供給源からこの冷媒流路１０ｂに冷却水等の冷媒が供給され、２０〜１００℃に制御することができるようになっている。
【００１９】
配管１２の他端は、成膜原料である固体状のＷ（ＣＯ）６原料Ｓが収容された成膜原料容器１３に挿入されている。容器１３には、キャリアガス配管１４が挿入され、キャリアガス供給源１５から配管１４を介してキャリアガスとして例えばＡｒガスを成膜原料容器１３に吹き込むことにより、原料容器１３内の固体状のＷ（ＣＯ）６原料Ｓが昇華してＷ（ＣＯ）６ガスとなり、キャリアガスにキャリアされて配管１２を介してシャワーヘッド１０へ供給され、さらにはチャンバー１へ供給される。なお、配管１４にはマスフローコントローラ１６とその前後のバルブ１７とが設けられている。また、配管１２には例えばＷ（ＣＯ）６ガスの量に基づいてその流量を把握するための流量計４５とその前後バルブ１７が設けられている。さらに、配管１２，１４の周囲にはヒーター（図示せず）が設けられており、Ｗ（ＣＯ）６ガスの固化しない温度、例えば２０〜１００℃、好ましくは２５〜６０℃に制御される。また、配管１２の流量計４５の下流側には、プリフローライン４１が接続され、このプリフローライン４１は後述する排気管２４に接続されている。さらに、プリフローライン４１には、Ｗ（ＣＯ）６ガス配管１２との分岐部の直下流にバルブ４２が設けられている。
【００２０】
一方、配管１２にパージガス配管１８が接続され、このパージガス配管１８の他端はパージガス供給源１９に接続されている。パージガス供給源１９は、パージガスとして、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎ２ガス等の不活性ガスやＨ２ガス等を供給するようになっている。なお、パージガス配管１８にはマスフローコントローラ２０およびその前後のバルブ２１が設けられている。
【００２１】
マスフローコントローラ１６，２０、バルブ１７，２１，４２はコントローラ４０によって制御され、キャリアガス、Ｗ（ＣＯ）６ガスおよびパージガスの供給・停止およびこれらの流量が制御されるようになっている。Ｗ（ＣＯ）６ガス流量を把握するための流量計４５もコントローラ４０に接続されており、コントローラ４０は、所望のＷ（ＣＯ）６ガス流量値が得られるように、流量計４５の値に基づいてキャリアガスのマスフローコントローラ１６を制御する。
【００２２】
チャンバー１の底壁１ｂの中央部には円形の開口部２２が形成されており、底壁１ｂにはこの開口部２２と連通し、下方に向けて突出する排気室２３が設けられている。排気室２３の側面には排気管２４が接続されており、この排気管２４には高速真空ポンプを含む排気装置２５が接続されている。そしてこの排気装置２５を作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。
【００２３】
サセプタ２には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン２６がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン２６は支持板２７に固定されている。そして、ウエハ支持ピン２６は、エアシリンダ等の駆動機構２８により支持板２７を介して昇降される。
【００２４】
チャンバー１の側壁には、成膜装置１００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口２９と、この搬入出口２９を開閉するゲートバルブ３０とが設けられている。
【００２５】
次に、このような成膜装置を用いてＷ膜を成膜する動作について説明する。
図２は、この際の工程を示すフローチャートである。まず、ゲートバルブ３０を開にして搬入出口２９からウエハＷをチャンバー１内に搬入し、サセプタ２上に載置する（工程１）。次いで、ヒーター５によりサセプタを加熱してその熱によりウエハＷを３００〜６００℃に加熱し（工程２）、排気装置２５の真空ポンプによりチャンバー１内を排気して、チャンバー１内の圧力を６．７Ｐａ以下に真空排気する（工程３）。
【００２６】
その後、ウエハＷ上に形成された所定の膜の表面にＷ膜を成膜する（工程４）。この成膜工程は、（１）成膜原料容器１３に収容された固体状のＷ（ＣＯ）６原料Ｓにキャリアガス、例えばＡｒガスを吹き込み、Ｗ（ＣＯ）６原料Ｓを昇華させ、生成したＷ（ＣＯ）６ガスをキャリアガスによりキャリアさせて配管１２およびシャワーヘッド１０を経てチャンバー１内に導入し、ウエハＷ表面に所定時間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給した後、（２）Ｗ（ＣＯ）６ガスの供給を止めて排気装置２５の高速真空ポンプによって所定時間高速排気することにより、Ｗ（ＣＯ）６ガスの分解により生じたＣＯガスを除去する、という（１）、（２）を複数回繰り返す。この際のＷ（ＣＯ）６ガスの供給・停止および流量はコントローラ４０により行われる。
【００２７】
従来は、連続的にＷ（ＣＯ）６ガスを供給するが、その場合には、図３に示すように、まず、ウエハＷ上の所定の膜の表面にＷ（ＣＯ）６ガスが到達し（図３（ａ））、そこでＷ（ＣＯ）６ガスが分解し、分解したＣＯが短時間でＷが吸着すべきサイトに吸着する（図３（ｂ））。これにより、Ｗ膜にＣＯが取り込まれて電気抵抗が高くなり、膜質が劣化してしまう。これに対して、上記工程４においては、ウエハＷに対するＷ（ＣＯ）６ガスの供給とＷ（ＣＯ）６ガスが分解して生成したＣＯガスの高速排気による除去とを交互的に行うので、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ウエハＷ上の所定の膜の表面にＷ（ＣＯ）６ガスが到達し、分解したＣＯが短時間でＷが吸着すべきサイトに吸着しても、図４（ｃ）に示すように高速排気により速やかに除去され、図４（ｄ）に示すように、次のＷ（ＣＯ）６ガスの供給によりＣＯが除去された吸着サイトにＷ（ＣＯ）６が吸着し、それを繰り返して所定の膜厚のＷ膜を形成することができるので、ＣＯ取り込みによる膜質の低下を防ぐことができる。
【００２８】
この工程４の際のチャンバー１内の圧力は０．１０〜６６６．７Ｐａであることが望ましい。圧力が６６６．７Ｐａを超えるとＷ膜の膜質が低下するおそれがあり、一方、０．１０Ｐａ未満では成膜レートが低くなりすぎる。また、Ｗ（ＣＯ）６ガスのレジデンスタイムは、１００ｓｅｃ以下であることが好ましい。Ｗ（ＣＯ）６ガス流量は、０．０１〜５Ｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００２９】
ＣＯガスの除去の際には、上記のような高速排気を行う代わりに、パージガス供給源１９からパージガスを導入するようにしてもよい。パージガス導入の際は、チャンバー１内の圧力が成膜ガス導入時と同じ程度の圧力になるように排気を行うことが好ましいが、排気装置２５のバルブをフルオープンにして真空ポンプを引き切りで行うことでもＣＯガスの除去が効果的に行われる。このようにパージガスを導入することにより、吸着したＣＯをより速やかに追い出すことが可能となる。また、一定時間高速排気を行った後、パージガスを導入するようにしてもよい。
【００３０】
また、Ｗ（ＣＯ）６の吸着は相対的に低温のほうが生じやすく、ＣＯの脱離は相対的に高温のほうが生じやすいので、Ｗ（ＣＯ）６ガス供給の際にはウエハＷを相対的に低温にし、ＣＯ除去の際にはウエハＷを相対的に高温にすることが好ましい。例えば、Ｗ（ＣＯ）６ガス供給の際のウエハ温度を１００〜４００℃程度にし、ＣＯ除去の際のウエハ温度を３００〜６００℃程度とする。この場合には、ウエハ温度を短時間で切り替える必要があるため、サセプタ２としては熱伝導性の高いＡｌＮ等を用い、かつ極力薄くすることが好ましい。また、加熱源として抵抗加熱型のヒーター５の代わりにランプ加熱式の加熱源を用いればウエハ温度を短時間で変化させやすい。
【００３１】
この工程４において、Ｗ（ＣＯ）６ガスの１回の供給量は、Ｗ膜の厚さ２ｎｍ以下に相当することが好ましい。１回に成膜する厚さがこの程度であれば生成したＣＯが取り込まれる量が少ない。より好ましくはＷ膜の厚さ１．１ｎｍ以下に相当することである。また、分解ガスであるＣＯガスの除去の１回あたりの時間は２秒以上であることが好ましい。この時間が２秒以上であれば、ウエハＷ上からＣＯを有効に除去することができる。より好ましくは３秒以上である。３秒以上であればウエハＷ上からＣＯをほぼ除去することができる。この時の分解ガスの除去１回あたりの排気量は３０Ｌ以上が好ましく、４０Ｌ、さらには４５Ｌ以上がより好ましい。
【００３２】
なお、キャリアガスはＡｒガスに限らず他のガスを用いてもよいが、Ａｒガスを含めてガス温度を低く抑制することができるガスが好ましく、このようなガスとしては、Ａｒガスの他、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｈｅガスが例示される。
【００３３】
このようにして、Ｗ膜の成膜が終了後、Ｗ（ＣＯ）６ガスの供給を停止し（工程５）、パージガス供給源１９からパージガスを流してチャンバー１内のＷ（ＣＯ）６ガスを追い出す（工程６）。そして、ゲートバルブ３０を開にして搬入出口２９からウエハＷを搬出する（工程７）。
【００３４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図５は、本実施形態の成膜方法に用いられるＣＶＤ−Ｗ成膜装置を模式的に示す断面図である。この成膜装置１００′は、基本構造は図１と同じであるが、還元ガスが供給可能な点のみが図１の装置とは異なっている。すなわち、配管１２に還元ガス配管３１が接続され、この還元ガス配管３１の他端は還元ガス供給源３２に接続されている。還元ガス供給源３２は、還元ガスとして、例えばＨ２ガス、ＳｉＨ４ガス等を供給するようになっている。なお、還元ガス配管３１にはマスフローコントローラ３３およびその前後のバルブ３４が設けられている。また、マスフローコントローラ３３の下流側にはプリフローライン４３が接続されており、このプリフローライン４３はプリフローライン４１に接続されている。プリフローライン４３には、還元ガス配管３１との分岐部の直下流にバルブ４４が設けられている。マスフローコントローラ３３、バルブ３４，４４もコントローラ４０により制御され、還元ガスの供給・停止および流量がコントローラ４０により制御される。
【００３５】
このような図５に示す成膜装置を用いてＷ膜を成膜する場合には、成膜工程において、ＣＯ除去の際に還元ガス供給源３２から還元ガスを供給する。これにより、吸着したＷ（ＣＯ）６の分解およびＣＯの除去が促進され、より一層成膜レートを上昇させることができる。
【００３６】
次に、本発明の効果を確認した実験について説明する。
ここでは、図１の装置を用い、チャンバー１内の圧力を６６．７Ｐａとし、ウエハ温度を４４０℃に設定し、以下の６つの成膜条件で厚さ３０ｎｍ程度のＷ膜を成膜した。
【００３７】
［条件１］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで連続的にＷ（ＣＯ）６ガスを供給して３５ｎｍのＷを成膜。
［条件２］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１６ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して、５秒間の１５０Ｌ／ｓｅｃの排気速度での高速真空排気を行い、これらを１９０回繰り返して３０ｎｍのＷ膜を成膜。
［条件３］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１６ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して、３秒間のＡｒガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎでのパージを行い（排気速度１５．３Ｌ／ｓｅｃ）、これらを１９０回繰り返して３０ｎｍのＷ膜を成膜。
［条件４］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１７ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して、５秒間のＡｒガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎでのパージを行い（排気速度１５．３Ｌ／ｓｅｃ）、これらを１９０回繰り返して３２ｎｍのＷ膜を成膜。
［条件５］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１６ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して、１０秒間のＡｒガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎでのパージを行い（排気速度１５．３Ｌ／ｓｅｃ）、これらを１９０回繰り返して３０ｎｍのＷ膜を成膜。
［条件６］
ガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎで１．５秒間Ｗ（ＣＯ）６ガスを供給し（厚さ０．１６ｎｍ相当）、その後Ｗ（ＣＯ）６ガスを停止して５秒間の１５０Ｌ／ｓｅｃの排気速度での高速真空排気およびその後の５秒間のＡｒガス流量０．５Ｌ／ｍｉｎでのパージを行い（排気速度１５．３Ｌ／ｓｅｃ）、これらを１９０回繰り返して３０ｎｍのＷ膜を成膜。
【００３８】
これら条件で成膜したＷ膜の比抵抗を測定した結果を図６に示す。この図に示すように、本発明によらずに連続的にＷ膜を成膜する条件１ではＷ膜の比抵抗が３００μΩ・ｃｍであるのに対し、本発明に従った条件２，３，４，５，６はいずれもＷ膜の比抵抗が条件１よりも十分に低く、比抵抗の低い良好な膜質が得られることが確認された。本発明による条件３，４，５では、ＡｒパージによるＣＯ除去の時間をそれぞれ３，５，１０秒としているが、その時間が長いほどＷ膜の比抵抗が低いことがわかる。また、ＣＯ除去時間が同じ１０秒でもパージのみの条件５よりも、真空排気の後にパージを行った条件６のほうがＷ膜の抵抗が低かった。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、金属カルボニルとしてＷ（ＣＯ）６を用いてＷ膜を形成する場合について説明したが、これに限定することなく、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２から選択された少なくとも１種を採用することが可能であり、これらによって、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｒｕ等の金属を成膜することができる。
【００４０】
また、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず他の基板、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板にも適用することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理基板に対する金属カルボニルガスの供給と金属カルボニルガスが分解して生成したＣＯ等の分解ガスの除去とを交互的に行うので、ＣＯ等の分解ガスが金属膜に吸着しても速やかに除去され、ＣＯ等の分解ガスの膜中への取り込みを低減し、電気抵抗の低い良質な金属膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜方法に用いられるＣＶＤ−Ｗ成膜装置の一例を模式的に示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態の工程を示すフローチャート。
【図３】従来の成膜状態を説明するための模式図。
【図４】本発明の一実施形態の成膜状態を説明するための模式図。
【図５】本発明の成膜方法に用いられるＣＶＤ−Ｗ成膜装置の他の例を模式的に示す断面図。
【図６】本発明の効果を把握した実験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１；チャンバー
２；サセプタ
５；ヒーター
１０；シャワーヘッド
１２；配管
１３；成膜原料容器
２５；排気装置
３０；コントローラ
Ｗ……半導体ウエハ
Claims (10)
- 金属カルボニルガスを用いて被処理基板上に所定の金属膜を形成する成膜方法であって、
真空チャンバーに被処理基板を搬入する工程と、
被処理基板を金属カルボニルガスの分解可能温度に加熱する工程と、
前記被処理基板に対する前記金属カルボニルガスの供給と金属カルボニルガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行う工程と
を具備することを特徴とする成膜方法。 - 前記分解ガスの除去は、前記金属カルボニルガスの供給を停止して前記真空チャンバーを排気することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
- 前記分解ガスの除去は、前記金属カルボニルガスの供給を停止し、前記真空チャンバー内にパージガスを供給して前記分解ガスをパージすることにより行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜方法。
- 前記分解ガスの除去の際の１回当たりの排気量が３０Ｌ以上であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の成膜方法。
- 前記金属カルボニルガスの１回の供給量が金属膜の厚さ２ｎｍ以下に相当することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成膜方法。
- 前記分解ガスの除去の１回あたりの時間が２秒以上であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜方法。
- 前記金属カルボニルガスの供給を相対的に低温で行い、前記分解ガスの除去を相対的に高温で行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の成膜方法。
- 前記分解ガスの除去の際に還元ガスを導入することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の成膜方法。
- 前記金属カルボニルは、Ｗ（ＣＯ）６、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｍｏ（ＣＯ）６、Ｃｏ２（ＣＯ）８、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｅ２（ＣＯ）１０、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｒｕ３（ＣＯ）１２から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の成膜方法。
- Ｗ（ＣＯ）６ガスを用いて被処理基板上にタングステン（Ｗ）膜を形成する成膜方法であって、
真空チャンバーに被処理基板を搬入する工程と、
被処理基板を３００〜６００℃に加熱する工程と、
前記被処理基板に対するＷ（ＣＯ）６ガスの供給とＷ（ＣＯ）６ガスが分解して生成した分解ガスの除去とを交互的に行う工程と
を具備することを特徴とする成膜方法。
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