JP3127557B2 - Ｅｃｒプラズマ処理方法 - Google Patents
Ｅｃｒプラズマ処理方法Info
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- JP3127557B2 JP3127557B2 JP04087394A JP8739492A JP3127557B2 JP 3127557 B2 JP3127557 B2 JP 3127557B2 JP 04087394 A JP04087394 A JP 04087394A JP 8739492 A JP8739492 A JP 8739492A JP 3127557 B2 JP3127557 B2 JP 3127557B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＥＣＲ放電を用いたプラ
ズマ処理装置に関する。本発明は例えば、電子材料（半
導体装置など）の製造時にメタル膜とりわけＴｉＮ膜を
形成する場合に、好適に利用することができる。
ズマ処理装置に関する。本発明は例えば、電子材料（半
導体装置など）の製造時にメタル膜とりわけＴｉＮ膜を
形成する場合に、好適に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】ここでは、特にＴｉＮ膜を作製する場合
により説明する。
により説明する。
【０００３】ＴｉＮ（又はＴｉＯＮ膜）は、例えば、半
導体装置の分野において、或る種の配線材料層と基板と
の間の密着層を形成するものとして用いられている。例
えば、以下述べるＢｌｋ−Ｗ（ブランケットタングステ
ン）と称される基板の必要箇所の全面にＷ膜を形成し
て、その後必要に応じてＷ膜をパターニングする技術に
おいては、密着層が必須とされている。即ち、電子材
料、例えば半導体装置は年々微細化して来ているが、特
に半導体集積回路の微細化に伴い、開孔部（コンタクト
ホールやビアホール）の寸法も小さくなり、例えばＡｌ
のバイアススパッタ法などの従来技術では、もはや対応
できなくなっていると言われ、このような背景で、カバ
レージの良いＢｌｋ−Ｗが注目されるに至っているので
ある。この技術においては、図４に示すようにＢｌｋ−
Ｗ２は、下地１０との密着性が悪いため、いわゆる、密
着層と必要とするが、従来よりＴｉＮなどから成る密着
層１のカバレージが悪いと、図５に示すように、Ｂｌｋ
−Ｗ２をＣＶＤした後、層間膜３に形成したコンタクト
ホール４中のＢｌｋ−Ｗ２にボイド（中空）２ａが生じ
るという問題があった。
導体装置の分野において、或る種の配線材料層と基板と
の間の密着層を形成するものとして用いられている。例
えば、以下述べるＢｌｋ−Ｗ（ブランケットタングステ
ン）と称される基板の必要箇所の全面にＷ膜を形成し
て、その後必要に応じてＷ膜をパターニングする技術に
おいては、密着層が必須とされている。即ち、電子材
料、例えば半導体装置は年々微細化して来ているが、特
に半導体集積回路の微細化に伴い、開孔部（コンタクト
ホールやビアホール）の寸法も小さくなり、例えばＡｌ
のバイアススパッタ法などの従来技術では、もはや対応
できなくなっていると言われ、このような背景で、カバ
レージの良いＢｌｋ−Ｗが注目されるに至っているので
ある。この技術においては、図４に示すようにＢｌｋ−
Ｗ２は、下地１０との密着性が悪いため、いわゆる、密
着層と必要とするが、従来よりＴｉＮなどから成る密着
層１のカバレージが悪いと、図５に示すように、Ｂｌｋ
−Ｗ２をＣＶＤした後、層間膜３に形成したコンタクト
ホール４中のＢｌｋ−Ｗ２にボイド（中空）２ａが生じ
るという問題があった。
【０００４】更に、通常、ＴｉＮのＣＶＤには、ＴｉＣ
ｌ4をソースとして用いるため、膜にＣｌを取り込み易
いなどの問題がある（これについて、例えば、１９９０
Symposium on VLSI Technology ６１〜６２頁の KOIC
HI IKEDA 他 「Photo Assisted LP-CVD ＴｉＮ For Dee
p Submicron Contact Using Organo-titanium Compoun
d」参照）。
ｌ4をソースとして用いるため、膜にＣｌを取り込み易
いなどの問題がある（これについて、例えば、１９９０
Symposium on VLSI Technology ６１〜６２頁の KOIC
HI IKEDA 他 「Photo Assisted LP-CVD ＴｉＮ For Dee
p Submicron Contact Using Organo-titanium Compoun
d」参照）。
【０００５】そこで、ＴｉＮ成膜をＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄによって行なう技術の提案が出てきた（第３７回応用
物理学関連連合講演会予稿集（１９９０年），第５９１
頁２９ａ−ＺＡ−６参照）。これによれば、カバレージ
良くＴｉＮを形成でき、しかも６５０℃位の温度で成膜
することにより、膜中のＣｌの取り込み量が少なくなっ
たとされている。
Ｄによって行なう技術の提案が出てきた（第３７回応用
物理学関連連合講演会予稿集（１９９０年），第５９１
頁２９ａ−ＺＡ−６参照）。これによれば、カバレージ
良くＴｉＮを形成でき、しかも６５０℃位の温度で成膜
することにより、膜中のＣｌの取り込み量が少なくなっ
たとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＴｉＮ膜は低
温では成長メカニズムが異なり、粗な膜、特に著しい場
合は粉状になることが知られている。従って、ウェハ
は、上述のように６５０℃に加熱されているため、良質
な膜が成長するが、チャンバは、加熱されていないた
め、チャンバ内壁には粗な膜が成長してしまい、パーテ
ィクルの原因になる。これは、デバイスの歩留まりを著
しく低下させてしまうという問題があり、このパーティ
クルを発生させないＴｉＮ用ＥＣＲ ＣＶＤ装置及びプ
ロセスが切望されていた。
温では成長メカニズムが異なり、粗な膜、特に著しい場
合は粉状になることが知られている。従って、ウェハ
は、上述のように６５０℃に加熱されているため、良質
な膜が成長するが、チャンバは、加熱されていないた
め、チャンバ内壁には粗な膜が成長してしまい、パーテ
ィクルの原因になる。これは、デバイスの歩留まりを著
しく低下させてしまうという問題があり、このパーティ
クルを発生させないＴｉＮ用ＥＣＲ ＣＶＤ装置及びプ
ロセスが切望されていた。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みて考案された
ものであり、前記問題を解決しパーティクルの少ない成
膜を行い、高歩留まりでデバイスを供給できるプロセス
を可能するＥＣＲプラズマ処理方法を得んとするもので
ある。
ものであり、前記問題を解決しパーティクルの少ない成
膜を行い、高歩留まりでデバイスを供給できるプロセス
を可能するＥＣＲプラズマ処理方法を得んとするもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＥＣＲ放電プ
ラズマ装置内に設置された基板上に、ＴｉおよびＴｉ合
金膜を連続的に形成するＥＣＲプラズマ処理方法におい
て、前記基板を前記ＥＣＲ放電プラズマ装置内に搬入
し、前記基板にＴｉおよびＴｉ合金膜を形成した後、前
記ＥＣＲ放電プラズマ装置内から前記基板を搬出する工
程を複数回繰り返した後、前記ＥＣＲ放電プラズマ装置
内にＴｉダミー薄膜を堆積させることを特徴とするＥＣ
Ｒプラズマ処理方法である。 また、本発明は、第一のＥ
ＣＲ放電プラズマチャンバーと、前記第一のＥＣＲ放電
プラズマチャンバーとゲートバルブを介して連結された
第二のＥＣＲ放電プラズマチャンバーとを有するＥＣＲ
放電プラズマ装置により、ＴｉおよびＴｉ合金膜を形成
するＥＣＲプラズマ処理方法において、前記基板を前記
第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内に搬入し、前記
第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内で前記基板上に
Ｔｉ膜を形成した後、ゲートバルブを介して前記第二の
ＥＣＲ放電プラズマチャンバー内へ前記基板を搬送し、
前記第二のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内で前記基板
上にＴｉ合金膜を形成した後、前記第二のＥＣＲ放電プ
ラズマチャンバー内から処理済基板を搬出する工程を複
数回行った後、前記基板を前記第二のＥＣＲ放電プラズ
マチャンバー内に搬入し、前記第二のＥＣＲ放電プラズ
マチャンバー内で前記基板上にＴｉ膜を形成した後、ゲ
ートバルブを介して前記第一のＥＣＲ放電プラズマチャ
ンバー内へ前記基板を搬送し、前記第一のＥＣＲ放電プ
ラズマチャンバー内で前記基板上にＴｉ合金膜を形成し
た後、前記第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内から
処理済基板を搬出する工程を複数回行うことを特徴とす
るＥＣＲプラズマ処理方法であって、これにより上記問
題点を解決するものである。
ラズマ装置内に設置された基板上に、ＴｉおよびＴｉ合
金膜を連続的に形成するＥＣＲプラズマ処理方法におい
て、前記基板を前記ＥＣＲ放電プラズマ装置内に搬入
し、前記基板にＴｉおよびＴｉ合金膜を形成した後、前
記ＥＣＲ放電プラズマ装置内から前記基板を搬出する工
程を複数回繰り返した後、前記ＥＣＲ放電プラズマ装置
内にＴｉダミー薄膜を堆積させることを特徴とするＥＣ
Ｒプラズマ処理方法である。 また、本発明は、第一のＥ
ＣＲ放電プラズマチャンバーと、前記第一のＥＣＲ放電
プラズマチャンバーとゲートバルブを介して連結された
第二のＥＣＲ放電プラズマチャンバーとを有するＥＣＲ
放電プラズマ装置により、ＴｉおよびＴｉ合金膜を形成
するＥＣＲプラズマ処理方法において、前記基板を前記
第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内に搬入し、前記
第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内で前記基板上に
Ｔｉ膜を形成した後、ゲートバルブを介して前記第二の
ＥＣＲ放電プラズマチャンバー内へ前記基板を搬送し、
前記第二のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内で前記基板
上にＴｉ合金膜を形成した後、前記第二のＥＣＲ放電プ
ラズマチャンバー内から処理済基板を搬出する工程を複
数回行った後、前記基板を前記第二のＥＣＲ放電プラズ
マチャンバー内に搬入し、前記第二のＥＣＲ放電プラズ
マチャンバー内で前記基板上にＴｉ膜を形成した後、ゲ
ートバルブを介して前記第一のＥＣＲ放電プラズマチャ
ンバー内へ前記基板を搬送し、前記第一のＥＣＲ放電プ
ラズマチャンバー内で前記基板上にＴｉ合金膜を形成し
た後、前記第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内から
処理済基板を搬出する工程を複数回行うことを特徴とす
るＥＣＲプラズマ処理方法であって、これにより上記問
題点を解決するものである。
【０００９】
【作用】元来、Ｔｉ膜自身は、低温で成膜しても密着も
よく剥がれにくい。このＴｉ膜をもって剥がれ易いＴｉ
Ｎ膜を剥がれにくくする。従って、パーティクルを誘起
することもなく、歩留まりの高いプロセスを提供するこ
とができる。
よく剥がれにくい。このＴｉ膜をもって剥がれ易いＴｉ
Ｎ膜を剥がれにくくする。従って、パーティクルを誘起
することもなく、歩留まりの高いプロセスを提供するこ
とができる。
【００１０】即ち、本発明によれば、ある程度成膜を重
ねても、ＴｉＮの剥がれを防止するので、その効果は大
きい。
ねても、ＴｉＮの剥がれを防止するので、その効果は大
きい。
【００１１】
【実施例】以下本発明の詳細を図面に示す実施例に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１２】（実施例１） この実施例は、半導体集積回路装置の製造の際に、コン
タクトホールの埋め込み及び配線材料としてＢｌｋ金属
層、特にＢｌｋ−Ｗ層を形成する場合に、その基板との
密着層及びバリア層としてＴｉ及びＴｉＮ膜を連続形成
する工程に本発明を適用したものである。なお、図２
中、５１ａは塩化チタン源であるタンク、５２ａ，５２
ｂは各々窒素ガス導入口、水素ガス導入口である。５３
は反応チャンバ、５４はプラズマチャンバ、５５はプラ
ズマ流、５６は被処理基板でこの場合図１（Ａ）の構造
のもの、５７はサセプタ中に埋設されたヒータであり被
処理基板５６を加熱する役割を果たす。５８はＡｒの導
入口であり、これはプラズマ照射窓５９のクリーニング
を行うものである（この技術については、第３６回応用
物理学関連連合講演会予稿集（１９８９年） 第７２１
頁３Ｐ−２Ｆ−１参照）。６０はレクタングラーウェイ
ブガイドであり、６１はマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）
を示す。
タクトホールの埋め込み及び配線材料としてＢｌｋ金属
層、特にＢｌｋ−Ｗ層を形成する場合に、その基板との
密着層及びバリア層としてＴｉ及びＴｉＮ膜を連続形成
する工程に本発明を適用したものである。なお、図２
中、５１ａは塩化チタン源であるタンク、５２ａ，５２
ｂは各々窒素ガス導入口、水素ガス導入口である。５３
は反応チャンバ、５４はプラズマチャンバ、５５はプラ
ズマ流、５６は被処理基板でこの場合図１（Ａ）の構造
のもの、５７はサセプタ中に埋設されたヒータであり被
処理基板５６を加熱する役割を果たす。５８はＡｒの導
入口であり、これはプラズマ照射窓５９のクリーニング
を行うものである（この技術については、第３６回応用
物理学関連連合講演会予稿集（１９８９年） 第７２１
頁３Ｐ−２Ｆ−１参照）。６０はレクタングラーウェイ
ブガイドであり、６１はマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）
を示す。
【００１３】図１（Ａ）に示すように、シリコン等の半
導体基板１０の拡散層１１上に、ＳｉＯ2等の絶縁物に
より層間膜３を形成し、この層間膜３にリソグラフィー
技術とドライエッチング技術を用いて、コンタクトホー
ル４を形成する。この工程は、通常の各種の方法を任意
に用いることができる。これにより図１（Ａ）の構造を
得る。
導体基板１０の拡散層１１上に、ＳｉＯ2等の絶縁物に
より層間膜３を形成し、この層間膜３にリソグラフィー
技術とドライエッチング技術を用いて、コンタクトホー
ル４を形成する。この工程は、通常の各種の方法を任意
に用いることができる。これにより図１（Ａ）の構造を
得る。
【００１４】次に、図２に示すようなＥＣＲ−ＣＶＤ装
置にて、ガス導入口５１よりＴｉＣｌ4を流し、まず、
Ｔｉ膜１ａを３０ｎｍ形成する。条件は、 ガス：ＴｉＣｌ 4 ／Ｈ 2 ／Ａｒ＝１０／５０／５０ｓｃｃ
ｍ 温度：〜４００℃ 圧力：０．１３Ｐａ マイクロ波：２．８ｋＷ である。 つづいて、同じく、ガス導入口５１より、Ｔｉ
Ｃｌ4もう一方のガス導入口５２よりＮ2及びＨ2ガスを
流し、ＴｉＮ膜１ｂを５０ｎｍ形成する。この時、Ｔｉ
Ｎ膜１ｂは低圧で形成されるため、底部にも厚く形成さ
れ、図１（Ｂ）に示す構造が得られる。また、Ｃｌも揮
発性の高い化学物ＨＣｌという形で排気され、Ｃｌ含有
量は少なくなり膜質は良くなる。又、これらの膜を真空
を破らず連続で形成するので、膜質も安定し、スループ
ットも向上する。なお、ＴｉＮの具体的な形成条件は次
のようにした。 温度：〜６５０℃ マイクロ波：２．８ｋＷ 圧力：０．１３Ｐａ ＲＦ ｂｉａｓ：３００Ｗ ガス：ＴｉＣｌ 4 ／Ｎ 2 ／Ｈ 2 ／Ａｒ＝１０／３０／３０
／５０ｓｃｃｍ その他のガス流量比は適宜に設定してもよいが、一般的
には、ＴｉＣｌ 4 を１に対してＮ 2 ＋Ｈ 2 などが１〜２程
度が好ましい。この時、ＲＦ ｂｉａｓを印加したの
で、ＴｉＮのカバレージは向上し、更に緻密な膜とな
り、バリア性は向上する。
置にて、ガス導入口５１よりＴｉＣｌ4を流し、まず、
Ｔｉ膜１ａを３０ｎｍ形成する。条件は、 ガス：ＴｉＣｌ 4 ／Ｈ 2 ／Ａｒ＝１０／５０／５０ｓｃｃ
ｍ 温度：〜４００℃ 圧力：０．１３Ｐａ マイクロ波：２．８ｋＷ である。 つづいて、同じく、ガス導入口５１より、Ｔｉ
Ｃｌ4もう一方のガス導入口５２よりＮ2及びＨ2ガスを
流し、ＴｉＮ膜１ｂを５０ｎｍ形成する。この時、Ｔｉ
Ｎ膜１ｂは低圧で形成されるため、底部にも厚く形成さ
れ、図１（Ｂ）に示す構造が得られる。また、Ｃｌも揮
発性の高い化学物ＨＣｌという形で排気され、Ｃｌ含有
量は少なくなり膜質は良くなる。又、これらの膜を真空
を破らず連続で形成するので、膜質も安定し、スループ
ットも向上する。なお、ＴｉＮの具体的な形成条件は次
のようにした。 温度：〜６５０℃ マイクロ波：２．８ｋＷ 圧力：０．１３Ｐａ ＲＦ ｂｉａｓ：３００Ｗ ガス：ＴｉＣｌ 4 ／Ｎ 2 ／Ｈ 2 ／Ａｒ＝１０／３０／３０
／５０ｓｃｃｍ その他のガス流量比は適宜に設定してもよいが、一般的
には、ＴｉＣｌ 4 を１に対してＮ 2 ＋Ｈ 2 などが１〜２程
度が好ましい。この時、ＲＦ ｂｉａｓを印加したの
で、ＴｉＮのカバレージは向上し、更に緻密な膜とな
り、バリア性は向上する。
【００１６】次に、半導体基板を入れ替えて２枚目の成
膜を行うために、同じく図２に示すようなＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ装置にて、まずＴｉ膜１ａを３０ｎｍ形成する。条件
は、 ガス：ＴｉＣｌ4／Ｈ2／Ａｒ＝１０／５０／５０ｓｃｃ
ｍ 温度：〜４００℃ 圧力：０．１３Ｐａ マイクロ波：２．８ｋＷ である。次に、ガス導入口５１よりＴｉＣｌ4を、もう
一方のガス導入口５２よりＮ2及びＨ2ガスを流し、Ｔｉ
Ｎ膜１ｂを形成する。ＴｉＮ膜１ｂは、低圧で形成され
るため、底部にも厚く形成され、図１（Ｂ）の構造が得
られる。又、Ｃｌも揮発性の高い化学物ＨＣｌという形
で排気され、Ｃｌ含有量は少なくなり、また、連続で形
成するので膜質の向上はもとよりスループットも向上し
た。
膜を行うために、同じく図２に示すようなＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ装置にて、まずＴｉ膜１ａを３０ｎｍ形成する。条件
は、 ガス：ＴｉＣｌ4／Ｈ2／Ａｒ＝１０／５０／５０ｓｃｃ
ｍ 温度：〜４００℃ 圧力：０．１３Ｐａ マイクロ波：２．８ｋＷ である。次に、ガス導入口５１よりＴｉＣｌ4を、もう
一方のガス導入口５２よりＮ2及びＨ2ガスを流し、Ｔｉ
Ｎ膜１ｂを形成する。ＴｉＮ膜１ｂは、低圧で形成され
るため、底部にも厚く形成され、図１（Ｂ）の構造が得
られる。又、Ｃｌも揮発性の高い化学物ＨＣｌという形
で排気され、Ｃｌ含有量は少なくなり、また、連続で形
成するので膜質の向上はもとよりスループットも向上し
た。
【００１７】なお、ＴｉＮの具体的な形成条件は前記と
同様に次のようにした。
同様に次のようにした。
【００１８】 温度：〜６５０℃ マイクロ波：２．８ｋＷ 圧力：０．１３Ｐａ ＲＦ ｂｉａｓ：３００Ｗ ガス：ＴｉＣｌ4／Ｎ2／Ｈ2／Ａｒ＝１０／３０／３０
／５０ｓｃｃｍ その他のガス流量比は適宜に設定してもよいが、一般的
には、ＴｉＣｌ4 を１に対してＮ2＋Ｈ2などが１〜２程
度が好ましい。この時、ＲＦ ｂｉａｓを印加したの
で、ＴｉＮのカバレージは向上し、更に緻密な膜とな
り、バリア性は向上する。
／５０ｓｃｃｍ その他のガス流量比は適宜に設定してもよいが、一般的
には、ＴｉＣｌ4 を１に対してＮ2＋Ｈ2などが１〜２程
度が好ましい。この時、ＲＦ ｂｉａｓを印加したの
で、ＴｉＮのカバレージは向上し、更に緻密な膜とな
り、バリア性は向上する。
【００１９】以上のような処理を２５枚繰り返すごとに
上と同じ条件でＴｉを１００ｎｍダミーデポした。
上と同じ条件でＴｉを１００ｎｍダミーデポした。
【００２０】次に、別の装置でＢｌｋ−Ｗ２を形成す
る。形成条件は 第１ステップ：ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０ｓｃｃｍ，
１．０６×１０4Ｐａ，４７５℃ 第２ステップ：ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０ｓｃｃｍ，
１．０６×１０4Ｐａ，４７５℃ とした。これにより、カバレージ良くＢｌｋ−Ｗ２が形
成された。これにより図１（Ｃ）に示す構造が得られ
た。その際、Ｔｉ／ＴｉＮのオーバーハングもなくカバ
レージも良いのでコンタクトホール４内にもＢｌｋ−Ｗ
２のボイドは発生しなかった。また、コンタクトホール
４上において、このＴｉ／ＴｉＮ膜は良好なバリア性を
もつ膜として機能するものであった。
る。形成条件は 第１ステップ：ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０ｓｃｃｍ，
１．０６×１０4Ｐａ，４７５℃ 第２ステップ：ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０ｓｃｃｍ，
１．０６×１０4Ｐａ，４７５℃ とした。これにより、カバレージ良くＢｌｋ−Ｗ２が形
成された。これにより図１（Ｃ）に示す構造が得られ
た。その際、Ｔｉ／ＴｉＮのオーバーハングもなくカバ
レージも良いのでコンタクトホール４内にもＢｌｋ−Ｗ
２のボイドは発生しなかった。また、コンタクトホール
４上において、このＴｉ／ＴｉＮ膜は良好なバリア性を
もつ膜として機能するものであった。
【００２１】一方、従来は、処理枚数が増すごとに、チ
ャンバ内壁についた、ＴｉＮが剥離してパーティクルと
なり、ウエハ上に付着し、歩留まりを著しく低減させて
いたが、本発明により、Ｔｉのダミーを入れたためチャ
ンバ内壁についたＴｉＮは処理数を３００枚まで増やし
ても、パーティクルは増加しなかった。
ャンバ内壁についた、ＴｉＮが剥離してパーティクルと
なり、ウエハ上に付着し、歩留まりを著しく低減させて
いたが、本発明により、Ｔｉのダミーを入れたためチャ
ンバ内壁についたＴｉＮは処理数を３００枚まで増やし
ても、パーティクルは増加しなかった。
【００２２】（実施例２） 本実施例では、ゲートバルブを介して、連続的に接続さ
れたＥＣＲ ＣＶＤ反応室に応用した例を示す。なお、
図３中、５１ａは塩化チタン源であるタンク、５２ａ，
５２ｂは各々窒素ガス導入口、水素ガス導入口である。
６３、６４は反応チャンバ、５４はプラズマチャンバ、
５５はプラズマ流、５６は被処理基板でこの場合図１
（Ａ）の構造のもの、５７はサセプタ中に埋設されたヒ
ータであり被処理基板５６を加熱する役割を果たす。５
８はＡｒの導入口であり、これはプラズマ照射窓５９の
クリーニングを行うものである（この技術については、
第３６回応用物理学関連連合講演会予稿集（１９８９
年） 第７２１頁３Ｐ−２Ｆ−１参照）。６０はレクタ
ングラーウェイブガイドであり、また６１はマイクロ波
（２．４５ＧＨｚ）を示す。
れたＥＣＲ ＣＶＤ反応室に応用した例を示す。なお、
図３中、５１ａは塩化チタン源であるタンク、５２ａ，
５２ｂは各々窒素ガス導入口、水素ガス導入口である。
６３、６４は反応チャンバ、５４はプラズマチャンバ、
５５はプラズマ流、５６は被処理基板でこの場合図１
（Ａ）の構造のもの、５７はサセプタ中に埋設されたヒ
ータであり被処理基板５６を加熱する役割を果たす。５
８はＡｒの導入口であり、これはプラズマ照射窓５９の
クリーニングを行うものである（この技術については、
第３６回応用物理学関連連合講演会予稿集（１９８９
年） 第７２１頁３Ｐ−２Ｆ−１参照）。６０はレクタ
ングラーウェイブガイドであり、また６１はマイクロ波
（２．４５ＧＨｚ）を示す。
【００２３】実施例１と同様、図１を参照にするが、図
１（Ａ）の構造の形成は、実施例１と同様である。
１（Ａ）の構造の形成は、実施例１と同様である。
【００２４】次に、図３に示すような２チャンバーバイ
アスＥＣＲ−ＣＶＤ装置にて、まずチャンバＡでＴｉ膜
１ａ３０ｎｍを実施例１と同じ条件で形成する。条件
は、 ガス：ＴｉＣｌ4／Ｈ2／Ａｒ＝１０／５０／５０ｓｃｃ
ｍ 温度：〜４００℃ 圧力：０．１３Ｐａ マイクロ波：２．８ｋＷ である。次に、ゲートバルブを介して図示せざる搬送手
段にてウェハをチャンバＢに運び、ＴｉＮ膜１ｂを形成
した。ガス導入口５１よりＴｉＣｌ4を、もう一方のガ
ス導入口５２よりＮ2及びＨ2ガスを流し、ＴｉＮ膜１ｂ
を形成する。ＴｉＮ膜は、低圧で形成されるため、底部
にも厚く形成され、図１（Ｂ）の構造が得られる。又、
実施例１と同様、Ｃｌも揮発性の高い化学物ＨＣｌとい
う形で排気され、Ｃｌ含有量は少なくなり、また、連続
で形成するので膜質の向上はもとよりスループットも向
上した。
アスＥＣＲ−ＣＶＤ装置にて、まずチャンバＡでＴｉ膜
１ａ３０ｎｍを実施例１と同じ条件で形成する。条件
は、 ガス：ＴｉＣｌ4／Ｈ2／Ａｒ＝１０／５０／５０ｓｃｃ
ｍ 温度：〜４００℃ 圧力：０．１３Ｐａ マイクロ波：２．８ｋＷ である。次に、ゲートバルブを介して図示せざる搬送手
段にてウェハをチャンバＢに運び、ＴｉＮ膜１ｂを形成
した。ガス導入口５１よりＴｉＣｌ4を、もう一方のガ
ス導入口５２よりＮ2及びＨ2ガスを流し、ＴｉＮ膜１ｂ
を形成する。ＴｉＮ膜は、低圧で形成されるため、底部
にも厚く形成され、図１（Ｂ）の構造が得られる。又、
実施例１と同様、Ｃｌも揮発性の高い化学物ＨＣｌとい
う形で排気され、Ｃｌ含有量は少なくなり、また、連続
で形成するので膜質の向上はもとよりスループットも向
上した。
【００２５】ＴｉＮの具体的な形成条件は次のようにし
た。
た。
【００２６】 温度：〜６５０℃ マイクロ波：２．８ｋＷ 圧力：０．１３Ｐａ ＲＦ ｂｉａｓ：３００Ｗ ガス：ＴｉＣｌ4／Ｎ2／Ｈ2／Ａｒ＝１０／３０／３０
／５０ｓｃｃｍ その他、ガス流量比は適宜に設定してもよいが、一般的
には、ＴｉＣｌ4 を１に対してＮ2＋Ｈ2などが１〜２程
度が好ましい。この時、ＲＦ ｂｉａｓを印加したの
で、ＴｉＮのカバレージは向上し、更に緻密な膜とな
り、バリア性は向上する。
／５０ｓｃｃｍ その他、ガス流量比は適宜に設定してもよいが、一般的
には、ＴｉＣｌ4 を１に対してＮ2＋Ｈ2などが１〜２程
度が好ましい。この時、ＲＦ ｂｉａｓを印加したの
で、ＴｉＮのカバレージは向上し、更に緻密な膜とな
り、バリア性は向上する。
【００２７】このプロセスを用いて、例えばＡチャンバ
でＴｉ、ＢチャンバでＴｉＮを連続２５枚形成した後、
上と全く同じ条件で、今度はＢチャンバでＴｉ、Ａチャ
ンバでＴｉＮを連続２５枚形成した。このように、チャ
ンバを入れ替えることによって、ＡチャンバについたＴ
ｉＮは厚いＴｉ膜で抑えられパーティクルの発生は抑制
される。この逆も可能であることはいうまでもない。
でＴｉ、ＢチャンバでＴｉＮを連続２５枚形成した後、
上と全く同じ条件で、今度はＢチャンバでＴｉ、Ａチャ
ンバでＴｉＮを連続２５枚形成した。このように、チャ
ンバを入れ替えることによって、ＡチャンバについたＴ
ｉＮは厚いＴｉ膜で抑えられパーティクルの発生は抑制
される。この逆も可能であることはいうまでもない。
【００２８】次に、Ｂｌｋ−Ｗ２を形成する。形成条件
は実施例１と同様とし、 ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０ｓｃｃｍ，１．０６×１０4
Ｐａ，４７５℃ とした。あるいは、次の２ステップ条件としてもよい。
即ち、 第１ステップ：ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０ｓｃｃｍ，
１．０６×１０4Ｐａ，４７５℃ 第２ステップ：ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０ｓｃｃｍ，
１．０６×１０4Ｐａ，４７５℃ この条件としてもよい。これにより同様にカバレージ良
くＢｌｋ−Ｗ２が形成され、図１（Ｃ）の構造が得られ
た。本実施例においても、Ｔｉ／ＴｉＮのオーバーハン
グもなく、カバレージが良いのでコンタクトホール４内
にもＢｌｋ−Ｗ２のボイドは発生せず、また、コンタク
トホール４上において、このＴｉ／ＴｉＮ膜は良好なバ
リア性をもつ膜として機能した。
は実施例１と同様とし、 ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０ｓｃｃｍ，１．０６×１０4
Ｐａ，４７５℃ とした。あるいは、次の２ステップ条件としてもよい。
即ち、 第１ステップ：ＷＦ6／ＳｉＨ4＝２５／１０ｓｃｃｍ，
１．０６×１０4Ｐａ，４７５℃ 第２ステップ：ＷＦ6／Ｈ2＝６０／３６０ｓｃｃｍ，
１．０６×１０4Ｐａ，４７５℃ この条件としてもよい。これにより同様にカバレージ良
くＢｌｋ−Ｗ２が形成され、図１（Ｃ）の構造が得られ
た。本実施例においても、Ｔｉ／ＴｉＮのオーバーハン
グもなく、カバレージが良いのでコンタクトホール４内
にもＢｌｋ−Ｗ２のボイドは発生せず、また、コンタク
トホール４上において、このＴｉ／ＴｉＮ膜は良好なバ
リア性をもつ膜として機能した。
【００２９】一方、従来は、処理枚数が増すごとに、チ
ャンバ内壁についた、ＴｉＮが剥離してパーティクルと
なり、ウェハ上に付着し、歩留まりを著しく低減させて
いたが、本発明により、各チャンバでＴｉが交互に厚く
形成されるため、チャンバ内壁についたＴｉＮは処理数
を１チャンバあたり３００枚まで増やしても、パーティ
クルは増加しなかった。
ャンバ内壁についた、ＴｉＮが剥離してパーティクルと
なり、ウェハ上に付着し、歩留まりを著しく低減させて
いたが、本発明により、各チャンバでＴｉが交互に厚く
形成されるため、チャンバ内壁についたＴｉＮは処理数
を１チャンバあたり３００枚まで増やしても、パーティ
クルは増加しなかった。
【００３０】以上、述べた実施例は、ほんの一例であ
り、本発明の主旨に反しない限り他の例も考えられるこ
とはいうまでもない。例えば、ＴｉＮのかわりにＴｉＯ
Ｎを成膜することも可能である。
り、本発明の主旨に反しない限り他の例も考えられるこ
とはいうまでもない。例えば、ＴｉＮのかわりにＴｉＯ
Ｎを成膜することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の密着層／バ
リヤ層連続形成法によれば、例えばＴｉとＴｉＮを連続
で形成するチャンバをＴｉＮがパーティクルにならない
ようにＴｉで押え込んでいるので、処理枚数が増えても
パーティクルの発生が抑えられる。従って、メンテナン
ス頻度も少なくて済みスループットも向上する。ひいて
は信頼性の良い電子デバイスを高歩留まりで生産性良く
製造することができる。
リヤ層連続形成法によれば、例えばＴｉとＴｉＮを連続
で形成するチャンバをＴｉＮがパーティクルにならない
ようにＴｉで押え込んでいるので、処理枚数が増えても
パーティクルの発生が抑えられる。従って、メンテナン
ス頻度も少なくて済みスループットも向上する。ひいて
は信頼性の良い電子デバイスを高歩留まりで生産性良く
製造することができる。
【図１】本発明の実施例の工程を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１で用いるＥＣＲ−ＣＶＤ装置
の一例の構成図。
の一例の構成図。
【図３】本発明の実施例２で用いる２チャンバのバイア
スＥＣＲ−ＣＶＤ装置の一例の構成図。
スＥＣＲ−ＣＶＤ装置の一例の構成図。
【図４】従来技術を示す断面図。
【図５】従来技術の問題点を示す断面図。
１ａ…Ｔｉ膜 １ｂ…ＴｉＮ膜 ２…配線材料層（Ｂｌｋ−Ｗ膜） ２ａ…ボイド ３…層間膜（ＳｉＯ2膜） ４…コンタクトホール １０…半導体基板 １１…拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/43 H01L 29/47 H01L 29/872 H01L 21/3205 H01L 21/321 - 21/3213 H01L 21/768
Claims (2)
- 【請求項１】 ＥＣＲ放電プラズマ装置内に設置された
基板上に、 Ｔｉ及びＴｉ合金膜を連続的に形成するＥＣＲプラズマ
処理方法において、 前記基板を前記ＥＣＲ放電プラズマ装置内に搬入し、前
記基板にＴｉおよびＴｉ合金膜を形成した後、前記ＥＣ
Ｒ放電プラズマ装置内から前記基板を搬出する工程を複
数回繰り返した後、 前記ＥＣＲ放電プラズマ装置内にＴｉダミー薄膜を堆積
させることを特徴とする ＥＣＲプラズマ処理方法。 - 【請求項２】 第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー
と、 前記第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバーとゲートバル
ブを介して連結された第二のＥＣＲ放電プラズマチャン
バーとを有するＥＣＲ放電プラズマ装置により、Ｔｉお
よびＴｉ合金膜を形成するＥＣＲプラズマ処理方法にお
いて、 前記基板を前記第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内
に搬入し、前記第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内
で前記基板上にＴｉ膜を形成した後、ゲートバルブを介
して前記第二のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内へ前記
基板を搬送し、前記第二のＥＣＲ放電プラズマチャンバ
ー内で前記基板上にＴｉ合金膜を形成した後、前記第二
のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内から処理済基板を搬
出する工程を複数回行った後、 前記基板を前記第二のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内
に搬入し、前記第二のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内
で前記基板上にＴｉ膜を形成した後、ゲートバルブを介
して前記第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内へ前記
基板を搬送し、前記第一のＥＣＲ放電プラズマチャンバ
ー内で前記基板上にＴｉ合金膜を形成した後、前記第一
のＥＣＲ放電プラズマチャンバー内から処理済基板を搬
出する工程を複数回行うことを特徴とする ＥＣＲプラズ
マ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04087394A JP3127557B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | Ｅｃｒプラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04087394A JP3127557B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | Ｅｃｒプラズマ処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291182A JPH05291182A (ja) | 1993-11-05 |
| JP3127557B2 true JP3127557B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=13913669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04087394A Expired - Fee Related JP3127557B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | Ｅｃｒプラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3127557B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP04087394A patent/JP3127557B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05291182A (ja) | 1993-11-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |