JP3225696B2 - 成膜方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置、例えば大
集積回路装置ＬＳＩ，ＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等の電子デバ
イスの配線構造の形成における例えばＷ（タングステ
ン）のＣＶＤ（化学的気相成長）に適用して好適な成膜
方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】次世代以降の超大規模集積回路ＶＬＳ
Ｉ，ＵＬＳＩ等において、半導体基板上に形成された表
面絶縁層あるいは層間絶縁層等の絶縁層に貫通穿設した
接続孔を通じて、この絶縁層上に形成した上層配線を、
下層の不純物ドープ領域等の素子領域、下層配線、電極
等の下層の被コンタクトパターンに電気的にコンタクト
させる多層配線構造が採られるが、この構造において、
より集積密度の向上からデザイン・ルールが縮小化さ
れ、これに伴い、接続孔が微細化している。

【０００３】このように、絶縁層に穿設した微細接続孔
を通じて上層配線を下層の被コンタクトパターンに接続
する態様として、この接続孔内に導電性を有するプラグ
を埋込んで、これを介してその上層配線と下層の被コン
タクトパターンとの接続を行う態様がしばしば採られ
る。

【０００４】このプラグとしては、例えば多結晶Ｓｉに
よるいわゆるポリプラグが知られているが、これに比
し、抵抗が低く微細接続孔内にカバレージ良くＣＶＤ成
膜で埋込み形成できるＷプラグが注目されている。

【０００５】この場合、そのＣＶＤに先立ってこのＷ膜
下にこのＷ膜と密着性の良いＴｉＮ膜とさらにその下に
良好なオーミックコンタクトを行うためのＴｉ膜とが下
地膜として形成される。

【０００６】このＷ膜を接続孔内を含んで全面的に成膜
するいわゆるブランケットＷ（以下ＢｌｋーＷという）
ＣＶＤを行う成膜装置としては、例えば図５にその略線
的断面図を示すように、ＣＶＤ処理を行うチャンバー１
内に、そのＢｌｋーＷのＣＶＤを行うべき被成膜基板２
例えば半導体基板を配置する載置台３が設けられ、この
載置台３に対して被成膜基板２を固定するクランプ機構
４が設けられる。

【０００７】このクランプ機構は、例えば被成膜基板２
の周縁と面接触的に衝合し、載置台３に向かって押圧保
持する態様が採られる。

【０００８】被成膜基板２は、加熱手段５例えば加熱ラ
ンプによって所要の温度に加熱されるようになされる。

【０００９】そして、目的とするＷ成膜の原料ガスのＷ
Ｆ₆ ／Ｈ₂ ／Ｎ₂ ／Ａｒの混合ガスを、原料ガス供給口
６から供給し、多数の透孔７が穿設された拡散板８を通
じてチャンバー１内に導入する。

【００１０】このＢｌｋーＷのＣＶＤが行われるべき被
成膜基板２には、図６に示すように、下層の被コンタク
トパターン上に形成された絶縁層３８に穿設した接続孔
３９内を含んで下地層４０としてのＴｉ膜４０ＡとＴｉ
Ｎ膜４０Ｂとが形成されていて、これの上にＢｌｋーＷ
が、上述の成膜装置によって形成される。

【００１１】ところが、このＢｌｋーＷのＣＶＤは、上
述した原料ガスの混合比すなわちバランスが成膜条件に
おいて極めて微妙に作用するものであり、この原料ガス
のバランスがクランプ機構の被成膜基板２との接触部に
おいて崩れ易く、このとき原料ガス中の還元効果のある
ＷＦ₆ によって図７に示すように、下地層４０のＴｉ成
分をアタックすなわち侵蝕し、下地層自体の被成膜基板
２に対する被着強度を低下させ、この下地層４０ともど
も剥離するという現象が生じ易くなって、これがパーテ
ィクルの発生原因となり、例えば多数枚処理において被
成膜面への付着等によって成膜の信頼性の低下、歩留り
の低下を来す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したＢ
ｌｋーＷのＣＶＤ等を行う成膜装置において、被成膜基
板のクランプ機構との接触部における下地層の侵蝕を効
果的に改善してパーティクルの発生、これによる歩留り
の低下、信頼性の低下を改善できるようにした成膜方法
を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明方法に用いる装置
は、図１にその一例の略線的断面図を示すように、被成
膜基板２の載置台３に被成膜基板２を固定するクランプ
機構１４の、被成膜基板２に対するクランプ部１４ａが
図２にその断面図を示すように、被成膜基板２に対し、
点接触構成とされ、かつこのクランプ部１４ａにガス供
給を行うガス供給通路１５が設けられた構成とする。

【００１４】本発明方法は、上述の被成膜基板２の載置
台３に被成膜基板２を固定するクランプ機構１４の、被
成膜基板２に対するクランプ部１４ａの接触部１４ｂが
点接触構成とされ、かつこのクランプ部にガス供給を行
うガス供給通路１５が設けられた成膜装置を用いる。

【００１５】そして、載置台３上に、図２に示すように
目的とする成膜と密着性の良い下地層４０を有する被成
膜基板２を配置し、この被成膜基板２に対する目的とす
る膜の原料ガスの供給開始前にクランプ機構１４のクラ
ンプ部１４ａのガス供給通路１５から目的とする成膜の
原料ガスによる下地層の侵蝕を阻止する保護被膜５１を
形成するガスを供給して下地層４０上に保護被膜５１を
クランプ部１４ａとの接触部１４ｂ近傍に形成する。

【００１６】他の本発明方法は、上述の被成膜基板２の
載置台３に被成膜基板２を固定するクランプ機構１４
の、被成膜基板２に対するクランプ部１４ａの接触部１
４ｂが点接触構成とされ、かつこのクランプ部１４ａに
ガス供給を行うガス供給通路１５が設けられた成膜装置
を用いる。

【００１７】そして、載置台３上に成膜を行う目的とす
る金属膜と密着性の良い下地層４０を有する被成膜基板
２を配置し、上記目的とする金属膜の原料ガスの供給開
始前に上記ガス供給通路１５から目的とする金属膜の成
膜の原料ガスとシランとを供給して上記目的とする金属
膜成膜の原料ガスによる下地層の侵蝕を阻止する珪化金
属膜例えばＳｉＷによる保護被膜５１を被成膜基板２の
クランプ部１４ａとの点接触部１４ｂ近傍に形成する。

【００１８】

【作用】本発明方法によれば、成膜装置において、被成
膜基板２のその載置台３に対するクランプ機構１４の基
板２と直接接触してこれをクランプするクランプ部１４
ａの被成膜基板２との接触を点接触部１４ｂによって構
成したので、このクランプ部１４ａの被成膜基板２との
接触によるこの基板２への原料ガス供給のバランスがく
ずれる影響を充分に低減化できる。

【００１９】そして、特に本発明においては、このクラ
ンプ部１４ａに、すなわち被成膜基板２との接触部にガ
ス供給を行う通路１５を設けてそのクランプ部１４ａの
基板２との点接触部１４ｂにガス供給を行って保護被膜
５１が形成されるようにしたので、原料ガスのバランス
がこのクランプ部近傍でくずれた場合における原料ガス
による下地層の例えばＴｉのアタックすなわち侵蝕を防
止できること、更に、この通路１５からのガス供給によ
って、この部分におけるＷ成膜ガスがパージされ、この
剥離し易い問題の部分へのＷ成膜が回避されることか
ら、この下地層とともにＷ成膜の剥離が生じることによ
るパーティクルの発生を回避でき、これによる歩留りの
低下、信頼性の低下を回避できる。

【００２０】

【実施例】先ず図３を参照して、本発明方法を適用する
ＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ）を
回路素子とする半導体集積回路装置の製造工程について
説明する。

【００２１】例えば図３Ａに示すように、例えば（１０
０）結晶面を板面とするＳｉ半導体基板３１の半導体素
子、この例ではＭＯＳＦＥＴの形成部間の素子分離領域
に深い選択的酸化によるいわゆるＬＯＣＯＳ構造の素子
分離絶縁層３２を形成し、この素子分離絶縁層３２によ
って囲まれた素子形成領域３３を形成する。

【００２２】素子形成領域３３には、ＳｉＯ₂ 等のゲー
ト絶縁層３４が形成され、これの上に例えば多結晶Ｓｉ
よりなるゲート電極３５が形成される。

【００２３】このゲート電極３５及び素子分離絶縁層３
２をマスクに、不純物のイオン注入を行って低不純物濃
度のソースないしはドレイン領域（以下Ｓ／Ｄ領域とい
う）３６ａを形成する。

【００２４】ゲート電極３５の側面を含んでＳｉＯ₂ 等
の絶縁層を全面的に被着形成し、その後異方性エッチン
グによるエッチバックを行って同図Ｂに示すように、ゲ
ート電極３５の側面にサイドウォール３７を形成する。

【００２５】このサイドウォール３７を形成するための
ＳｉＯ₂ 絶縁層は、例えば基板温度４２０℃とし、Ｓｉ
Ｈ₄ ，Ｏ₂ ，Ｎ₂ をそれぞれ２５０sccm，２５０sccm，
１００sccmで供給し、圧力１３．３Ｐａをもって膜厚
０．２５μｍにＣＶＤによって形成する。

【００２６】また、サイドウォール３７を形成するため
のエッチバックは、例えばエッチングガスＣ₄ Ｆ₈ を５
０sccm供給し、高周波（ＲＦ）パワー１２００Ｗ、圧力
２ＰａでＲＩＥによって行う。

【００２７】このサイドウォール３７を含んでゲート電
極３５と、素子分離絶縁層３２をマスクとして、不純物
のイオン注入を高濃度に行って高不純物濃度のＳ／Ｄ領
域３６ｂを形成する。このイオン注入は、ｎ型のＳ／Ｄ
領域の形成においては、Ａｓイオンを２０ｋｅＶの打ち
込みエネルギーをもって、５×１０¹⁵ｃｍ^-2のドース量
で、またｐ型のＳ／Ｄ領域の形成においては、ＢＦ₂ を
２０ｋｅＶの打ち込みエネルギーをもって、３×１０¹⁵
ｃｍ^-2のドース量で行うことができる。

【００２８】このようにして、ゲート側にそれぞれ低不
純物濃度領域３６ａを有する両領域３６ａ及び３６ｂよ
りなるＳ／Ｄ領域３６を形成する。

【００２９】そして、図３Ｃに示すように、ＳｉＯ₂ 層
とボロンりんシリケートガラス（ＢＰＳＧ）とを積層し
た絶縁層３８、この例では層間絶縁層を形成する。この
絶縁層３８のＳｉＯ₂ 層は、例えば基体温度７２０℃と
し、ＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ・シリケート）
を５０sccmで供給し、圧力４０Ｐａをもって膜厚４００
ｎｍに形成する。そして、これの上に例えば基体温度４
００℃で、ＳｉＨ₄ ，ＰＨ₃ ，Ｂ₂ Ｈ₆ ，Ｏ₂ ，Ｎ₂ を
それぞれ８０sccm，７sccm，７sccm，１０００sccm，３
２０００sccmで供給し、圧力１０１３２ＰａのＣＶＤに
よって膜厚５００ｎｍに成膜する。

【００３０】次に、この絶縁層３８に接続孔３９を穿設
する。この接続孔３９は、後述する上層配線を接続する
下層の被コンタクトパターンとしてのＳ／Ｄ領域３６上
にフォトリソグラフィによる選択的ＲＩＥ（反応性イオ
ンエッチング）によって接続孔３９を穿設する。

【００３１】このＲＩＥは、例えばＣ₄ Ｆ₈ を５０sccm
供給し、ＲＦ（高周波）パワー１２００Ｗ、圧力２Ｐａ
で行う。

【００３２】この接続孔３９を通じてイオン注入を行っ
て良好なオーミックコンタクトを得るための低抵抗のコ
ンタクト領域（図示せず）を形成する。このイオン注入
は、例えばｎ型領域の形成においては、Ａｓを２０ｋｅ
Ｖで５×１０¹⁵／ｃｍ² のドース量で、ｐ型領域の形成
においては、ＢＦ₂ を２０ｋｅＶで３×１０¹⁵／ｃｍ ²
のドース量でイオン注入する。

【００３３】その後、１０５０℃、５秒の活性化アニー
ルを行う。

【００３４】そして、接続孔３９内に下地層４０を形成
する。下地層４０は、Ｓ／Ｄ領域３６に対するオーミッ
クコンタクトを良好に行うＴｉ膜と、Ｗプラグ４１と密
着性のよいＴｉＮ膜とをそれぞれ例えばマグネトロン・
スパッタ装置によって形成した積層構造とすることがで
きる。

【００３５】Ｔｉのスパッタリングは、例えばパワー４
ｋＷ、基体温度１５０℃、Ａｒガス供給量１００sccm、
圧力０．４７Ｐａで行って膜厚例えば３０ｎｍに形成す
る。ＴｉＮのスパッタリングは、例えば基体温度１５０
℃、ＡｒとＮ₂ とをそれぞれ４０sccm，７０sccm供給
し、圧力０．４７Ｐａで行って膜厚７０ｎｍに形成す
る。

【００３６】図３Ｄに示すように、接続孔３９内の下地
層４０上にＷプラグ４１を埋込む。このＷプラグ４１の
形成は、先ずＢｌｋーＷのＣＶＤすなわちＷを全面的に
ＣＶＤによって形成する。本発明装置及び方法はこのＢ
ｌｋーＷのＣＶＤに適用して有益なものであり、その詳
細は後述する。

【００３７】そして、この成膜したＷ膜に対して例えば
エッチングガスＳＦ₆ を５０sccmで供給し、マイクロ波
パワー８５０Ｗ、ＲＦパワー１５０Ｗ、圧力１．３３Ｐ
ａのＥＣＲ−ＲＩＥを行って接続孔２３内のＷを残し他
部をエッチング除去することによってＷプラグ４１を形
成する。

【００３８】その後、全面的にＴｉとＴｉＯＮとＴｉと
の積層構造による下地層４２とＡｌ−Ｓｉ（１％）配線
層４３とを順次例えばマグネトロン・スパッタ装置によ
って形成し、下地層４２とＡｌ−Ｓｉ配線層４３を形成
し、この配線層４３とその下地層４２をフォトリソグラ
フィによるパターンエッチングして、下層のＳ／Ｄ領域
３６にオーミックにコンタクトされた上層配線４４を形
成する。

【００３９】下地層４０の各Ｔｉのスパッタリングは、
例えば基体温度１５０℃、パワー４ｋＷ、Ａｒ１００sc
cm、圧力０．４７Ｐａで膜厚３０ｎｍとし、ＴｉＯＮ膜
のスパッタリングは、ＡｒとＮ₂-6%Ｏ₂ とをそれぞれ４
０sccm，７０sccm供給し、パワー５ｋＷ、圧力０．４７
Ｐａで行って膜厚７０ｎｍに形成する。

【００４０】また、Ａｌ−Ｓｉ（１％）配線層４３のス
パッタリングは、例えば基体温度１５０℃、Ａｒを４０
sccmで流し、パワー２２．５ｋＷ、圧力０．４７Ｐａで
行って膜厚５００ｎｍに形成する。

【００４１】そして、この配線層１３とその下地層１２
をフォトリソグラフィによるパターンエッチングして、
下層の被コンタクトパターンのＳ／Ｄ領域６にオーミッ
クにコンタクトされた上層配線１４を形成する。

【００４２】このパターンエッチングは、フォトリソグ
ラフィによる選択的エッチング例えばエッチングガスＢ
Ｃｌ₃ とＣｌ₂ をそれぞれ６０sccmと９０sccmで供給
し、マイクロ波パワー１０００Ｗ、ＲＦパワー５０Ｗ、
圧力０．０１６ＰａのＥＣＲ−ＲＩＥによる。

【００４３】このようにして、上層配線１４を、接続孔
３９を通じて下層の被コンタクトパターンの所定部、こ
の例ではＳ／Ｄ領域６にオーミックコンタクトする。

【００４４】本発明方法は、この図３で説明した半導体
装置の多層配線構造におけるＷプラグ４１の形成等のＷ
成膜に適用して好適なものである。

【００４５】本発明方法で用いる装置は、例えば図１に
示すように、ＣＶＤ処理を行うチャンバー１内に、その
目的とする例えばＢｌｋーＷのＣＶＤを行うべき被成膜
基板２を配置する載置台３が設けられ、この載置台３に
対して被成膜基板２を固定するクランプ機構１４が設け
られる。

【００４６】このクランプ機構１４は、図２にその断面
図を示すように、例えば一端が固定部例えば載置台３に
固定された複数本、例えば３本の腕部よりなるクランプ
部１４ａが、被成膜基板２の中心軸に対して等角間隔を
もって配置され、各腕部すなわちクランプ部１４ａの先
端が、被成膜基板２の周縁部上面に延びてこの先端の被
成膜基板２の上面との対向部に設けられた例えば円錐状
の突起の先端が被成膜基板２に対する点接触部１４ｂと
なり、これによって被成膜基板２を載置台３に向かって
押圧保持するようになされる。

【００４７】このクランプ機構１４は種々の構成を採る
ことができ、例えばそのクランプ部１４ａを被成膜基板
２の周縁部に沿ってリング状に形成し、被成膜基板２の
上面周縁部に沿って複数箇所に点接触部１４ｂを形成す
ることもできる。

【００４８】また、このクランプ機構１４には、その被
成膜基板２に対する点接触部１４ｂとその近傍にガス供
給を行うガス供給通路１５を設ける。

【００４９】一方、被成膜基板２を所定の温度に加熱す
る加熱手段５例えば加熱ランプを設ける。

【００５０】そして、目的とするＢｌｋーＷのＣＶＤの
原料ガスのＷＦ₆ ／Ｈ₂ ／Ｎ₂ ／Ａｒの混合ガスを供給
する原料ガス供給口６が例えばチャンバー１の上方に設
けられ、この供給口６から供給された原料ガスが多数の
透孔７が穿設された拡散板８を通じてチャンバー１内に
導入されるようになされる。

【００５１】尚、上述の構成において、載置台３とし
て、その上面に通じる真空ポンプに連結される排気通路
を設けた構成として被成膜基板２をいわば真空チャック
構成をもって確実に保持できる構成とすることもでき
る。

【００５２】本発明方法においては、上述の成膜装置を
用いて例えばＢｌｋーＷをＣＶＤ成膜するものであり、
本発明方法においては、被成膜基板２に対する目的とす
る膜の成膜すなわちＢｌｋーＷのＣＶＤの原料ガスの供
給開始前にガス供給通路１５から目的とする成膜の原料
ガスによる下地層の侵蝕を阻止する保護被膜５１を形成
するガスを供給して、クランプ部１４ａの基板２との点
接触部１４ｂ近傍に保護被膜５１を形成する。

【００５３】本発明方法の好ましい代表的実施例を以下
に説明する。

【００５４】各実施例は、図３で説明した半導体集積回
路装置における多層配線構造の接続孔内にＷプラグを形
成するためのＢｌｋーＷのＣＶＤ工程で用いる場合で、
この場合、このＷのＣＶＤが行われるべき被成膜基板２
は、例えば図３Ｄで説明したように、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜
とが順次積層形成された下地層４０が形成されたＳｉ半
導体基板である。

【００５５】実施例１ この実施例においては、本発明における装置のクランプ
機構１４に設けたガス供給通路１５及び原料ガス供給口
からのガス供給を行ってＳｉ保護膜５１を全面的に形成
する保護被膜形成工程と、続いて原料ガス供給口６から
原料ガスを供給して目的とするＷの成膜を行う成膜工程
とを採る。 保護被膜形成工程： ガス供給通路１５及び原料ガス供給口６からＡｒ，
Ｎ₂ ，ＳｉＨ₄とをそれぞれ２２００sccm，３００scc
m，３０sccmの割合で混合供給し、基板温度４５０℃、
圧力１０６Ｐａで膜厚１０ｎｍのＳｉ膜による保護被膜
５１をクランプ部１４ａの点接触部１４ｂ近傍に形成し
た。 Ｗ成膜工程： 原料ガス供給口１５から上述の保護被膜形成工程におけ
ると同様の状態でガス供給を行ったまま原料ガス供給口
６から目的とする成膜すなわちＷ成膜の原料ガスのＡ
ｒ，Ｎ₂ ，Ｈ₂ ，ＷＦ₆ のそれぞれ２２００sccm，３０
０sccm，５００sccm，７５sccmの割合による混合ガスを
供給し、基板温度４５０℃、圧力１０６４０Ｐａで膜厚
４００ｎｍに成膜した。

【００５６】このようにして形成したＷ成膜は、図４に
示すように、図３で説明したＴｉ膜４０ＡとＴｉＮ膜４
０Ｂの積層膜による下地層４０上にＳｉ保護被膜５１が
形成され、これの上にＷ成膜５２が形成されるようにし
たことによって下地層４０中のＴｉをアタックするすな
わち侵蝕することがなく図７で説明した下地層４０を含
めた剥離の発生を回避できた。

【００５７】しかしながら、このＳｉ保護被膜５１の存
在によってコンタクト抵抗が幾分でも増加することを回
避するには、保護被膜５１としてＷ成膜との密着性に優
れ、しかもコンタクト抵抗の増加を回避できる保護被膜
の形成を行うようにすることができる。この場合の一例
を実施例２で説明する。

【００５８】実施例２ この実施例では、Ｗ金属膜の成膜に先立ってこの金属の
珪化物膜すなわちＷＳｉ₂ 保護被膜５１を形成した。 保護被膜形成工程：ガス供給通路１５及び原料ガス供給
口６からＳｉＨ₄ ，ＷＦ₆ とをそれぞれ３６０sccm，１
０００sccm，１０sccmの割合で混合供給し、基板温度４
００℃、圧力２７Ｐａで膜厚１０ｎｍのＷＳｉ₂ 膜によ
る保護被膜５１を点接触部近傍を含めて全面的に形成し
た。 Ｗ成膜工程：実施例１におけるＷ成膜工程と同様の方法
によって行った。 このようにして形成したＷ成膜は、全面的に形成したＷ
Ｓｉ₂ 膜の存在によって基板２上に密着性良く強固に被
着され、さらに下地層中のＴｉをアタックすなわち侵蝕
することがなく下地層を含めた剥離の発生をも回避でき
た。 実施例３ この実施例においても、保護被膜５１としてＷＳｉ₂ を
形成するものであるが、この例では、ＷＳｉ₂ 保護被膜
５１の形成をＳｉ膜の成膜による第１の工程と、このＳ
ｉ膜とＷとを反応させてＷＳｉ₂ を生成する第２の工程
とを採った場合である。 保護被膜の形成工程： 第１の工程：ガス供給通路１５及び原料ガス供給口６か
らＡｒ，Ｎ₂ ，ＳｉＨ₄とをそれぞれ２２００sccm，３
００sccm，３０sccmの割合で混合供給し、基板温度を５
００℃とし、圧力１０６Ｐａで膜厚５ｎｍのＳｉ薄膜を
全面的に形成した。 第２の工程：続いてＷＦ₆ を加えて、Ａｒ，Ｎ₂ ，Ｓｉ
Ｈ₄ ，ＷＦ₆ とをそれぞれ２２００sccm，３００sccm，
７０sccm，５０sccmの割合で混合供給し、基板温度を５
００℃とし、圧力１１０Ｐａで膜厚５ｎｍの成膜を行う
と同時に先に第１の工程で形成したＳｉ膜を含めてＷＳ
ｉ₂ に変えた。 Ｗの成膜工程：クランプ機構１４のガス供給通路１５か
ら上記第１の工程のガスを供給しつつ、原料ガス供給口
６からは実施例１と同様の原料ガスの供給とＣＶＤ条件
によってＷの成膜を行った。 このようにして形成したＷ成膜は、実施例２における場
合と同様に全面的に形成したＷＳｉ₂ 膜の存在によって
基板２上に密着性良く強固に被着され、さらに下地層中
のＴｉをアタックすなわち侵蝕することがなく下地層を
含めた剥離の発生をも回避できた。 実施例４ この実施例においても、保護被膜５１としてＷＳｉ₂ を
形成した。 保護被膜の形成工程： 第１の工程：ガス供給通路１５及び原料ガス供給口６か
らＡｒ，Ｎ₂ ，ＳｉＨ₄とをそれぞれ２２００sccm，３
００sccm，３０sccmの割合で混合供給し、基板温度を５
００℃とし、圧力１０６Ｐａで膜厚５ｎｍのＳｉ薄膜を
形成する。 第２の工程：続いてＨｅ，ＳｉＨ₄ ，ＷＦ₆ とをそれぞ
れ３６０sccm，１０００sccm，１０sccmの割合で混合供
給し、基板温度を４００℃とし、圧力２７Ｐａで膜厚１
０ｎｍの成膜を行う。 このようにすると、第２の工程でＷＳｉ₂ 膜が形成され
ると共に、このＷＳｉ₂ 下のＳｉ膜が、ＷＦ₆ ガスによ
って、 ａＷＦ₆ ＋ｂＳｉ＋ｃＳｉＨ₄ →ｄＷＳｉ＋ｅＳｉＦ₄
↑ の気化が生じる（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは整数）。そし
て、このとき残ったＳｉもＷＳｉ成膜時に熱反応し、Ｗ
Ｓｉとなる。 Ｗ成膜工程：クランプ機構１４のガス供給通路１５から
上記第１の工程のガスを供給しつつ、原料ガス供給口６
からは実施例１と同様の原料ガスの供給とＣＶＤ条件に
よってＷの成膜を行った。 このようにして形成したＷ成膜もまた、実施例２におけ
る場合と同様に全面的に形成したＷＳｉ₂ 膜の存在によ
って基板２上に密着性良く強固に被着され、さらに下地
層中のＴｉをアタックすなわち侵蝕することがなく下地
層を含めた剥離の発生をも回避できた。 実施例５ この実施例においては、保護被膜５１として、ＷＳｉ₂
とＳｉとの形成によった。 保護被膜の形成工程： 第１の工程：ガス供給通路１５及び原料ガス供給口６か
らＨｅ，ＳｉＨ₄ ，ＷＦ₆ とをそれぞれ３６０sccm，１
０００sccm，１０sccmの割合で混合供給し、基板温度を
４００℃とし、圧力２７Ｐａで膜厚５０ｎｍのＷＳｉ₂
膜を成膜した。 第２の工程：続いて基板温度を５００℃に上げ、Ａｒ，
Ｎ₂ ，ＳｉＨ₄ とをそれぞれ２２００sccm，３００scc
m，３０sccmの割合で混合供給し、圧力１０６Ｐａで膜
厚５ｎｍの成膜を行う。 Ｗ成膜工程：クランプ機構１４のガス供給通路１５から
上記第１の工程のガスを供給しつつ、原料ガス供給口６
からは実施例１と同様の原料ガスの供給とＣＶＤ条件に
よってＷの成膜を行った。 このようにして形成したＷ成膜もまた、実施例２におけ
る場合と同様に全面的に形成したＷＳｉ₂ 膜の存在によ
って基板２上に密着性良く強固に被着され、さらに下地
層中のＴｉをアタックすなわち侵蝕することがなく下地
層を含めた剥離の発生をも回避できた。

【００５９】尚、上述した例では、半導体集積回路装置
の多層配線構造における接続孔へのＷプラグ形成のため
のＷ成膜を行う場合について例示したが、この例への適
用に限らず種々の例えば半導体デバイスの製造過程等の
金属成膜に適用するこができる。

【００６０】

【発明の効果】上述したように、本発明成膜方法によれ
ば、被成膜基板２のその載置台３に対するクランプ機構
１４の基板２と直接接触してこれをクランプするクラン
プ部１４ａの被成膜基板２との接触を点接触する構成と
したので、このクランプ部１４ａによる被成膜基板２へ
の原料ガス供給のバランスがくずれる影響を充分に低減
化できる。

【００６１】そして、特に本発明においては、このクラ
ンプ部１４ａに、すなわち被成膜基板２との接触部にガ
ス供給を行う通路１５を設けたので、この部分における
目的とする例えばＷ金属膜の成膜の原料ガスを必要に応
じていわばパージすることもできることから、この接触
部にはＷ金属膜の成膜がなされないように、つまり、前
述したように、従来クランプの存在による原料ガスのバ
ランスがくずれることによる剥離の生じ易い状態でのＷ
膜の成膜が回避することもできるので、この場合にはよ
りパーティクルの発生を回避でき、これによる歩留りの
低下、信頼性の低下を回避できる。

【００６２】更に、本発明方法においては、そのクラン
プ部１４ａの基板２との接触部にガス供給を行って保護
被膜５１が形成されるようにしたので、原料ガスのバラ
ンスがこのクランプ部近傍でくずれた場合における原料
ガスによる下地層の例えばＴｉのアタックすなわち侵蝕
を防止できることから、この部分から下地層と共に剥離
が生じる不都合が回避される。

【００６３】また、本発明方法において、保護被膜５１
として目的とする成膜の金属の珪化物例えばＷ金属膜を
成膜する場合においてはＷＳｉ薄膜を形成することによ
って、下地層のアタックの防止のみならず目的とするＷ
成膜の密着性を高めることができる。

【００６４】そして、このＷとの密着性に優れたＷＳｉ
膜を保護被膜としてＷ成膜下に形成するときは、一般に
被成膜基板２の例えば半導体ウエハーにおける周縁部で
のスパッタリングによって形成される下地層４０の膜厚
が不充分であることによるＷ成膜の密着性の低下を補償
する効果をも奏することができる。

【００６５】したがって、本発明装置及びこれを用いた
本発明方法によれば、信頼性の高い例えば半導体集積回
路装置等の半導体デバイス等を歩留り良く製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に用いる装置の一例の略線的断面図
である。

【図２】本発明方法による成膜状態の一部の断面図であ
る。

【図３】図３−Ａは本発明方法の一例の一製造工程図で
ある。図３−Ｂは本発明方法の一例の一製造工程図であ
る。図３−Ｃは本発明方法の一例の一製造工程図であ
る。図３−Ｄは本発明方法の一例の一製造工程図であ
る。

【図４】本発明方法による成膜の一例の断面図である。

【図５】従来装置の略線的断面図である。

【図６】従来方法の成膜の断面図である。

【図７】従来方法の成膜過程における断面図である。

【符号の説明】 １ チャンバー ２ 被成膜基板 ３ 載置台 １４ クランプ機構 １４ａ クランプ部 １４ｂ 点接触部 ５１ 保護被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/768

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被成膜基板の載置台に上記被成膜基板を
   固定するクランプ機構の、上記被成膜基板に対するクラ
   ンプ部が上記点接触構成とされ、かつ該クランプ部にガ
   ス供給を行うガス供給通路が設けられた成膜装置を用い
   て、 上記載置台上に目的とする成膜と密着性の良い下地層を
   有する被成膜基板を配置し、上記目的とする成膜の原料
   ガスの供給開始前に上記ガス供給通路から上記目的とす
   る成膜の原料ガスによる上記下地層の侵蝕を阻止する保
   護被膜を形成するガスを供給して上記下地層上に保護膜
   を上記クランプ部との接触部近傍に形成することを特徴
   とする成膜方法。
2. 【請求項２】 被成膜基板の載置台に上記被成膜基板を
   固定するクランプ機構の、上記被成膜基板に対するクラ
   ンプ部が上記点接触構成とされ、かつ該クランプ部にガ
   ス供給を行うガス供給通路が設けられた成膜装置を用い
   て、 上記載置台上に目的とする成膜を行う金属膜と密着性の
   良い下地層を有する被成膜基板を配置し、上記目的とす
   る金属膜の原料ガスの供給開始前に上記ガス供給通路か
   ら上記目的とする成膜の原料ガスによる上記下地層の侵
   蝕を阻止する上記目的とする金属膜の成膜の原料ガスと
   シランとを供給して上記目的とする成膜の原料ガスによ
   る上記下地層の侵蝕を阻止する珪化金属膜による保護被
   膜を上記被成膜基板の上記クランプ部との接触部近傍に
   形成することを特徴とする成膜方法。