JP3277552B2 - Ｅｃｒプラズマｃｖｄ法 - Google Patents
Ｅｃｒプラズマｃｖｄ法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造プロ
セスに用いられるＥＣＲプラズマＣＶＤ法に関し、特に
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置のプラズマ反応室内で発生し
て基板（ウエハ）上に形成される膜に付着するパーティ
クル（粒子）個数を低減することができるＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法に係わる。
セスに用いられるＥＣＲプラズマＣＶＤ法に関し、特に
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置のプラズマ反応室内で発生し
て基板（ウエハ）上に形成される膜に付着するパーティ
クル（粒子）個数を低減することができるＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＵＬＳＩの開発において、高集積
化に伴い、微細加工技術及びクリーン化技術への要求
は、益々厳しいものになっている。特に、基板（ウエ
ハ）上に形成された膜上に付着する不純物，異物として
のパーティクル（粒子）が絶縁破壊、リーク等の問題を
引き起し、歩留まりの低下、信頼性の低下を招いてい
る。従って、各製造プロセスにおいてパーティクルの低
減がこれまで以上に必要となっている。
化に伴い、微細加工技術及びクリーン化技術への要求
は、益々厳しいものになっている。特に、基板（ウエ
ハ）上に形成された膜上に付着する不純物，異物として
のパーティクル（粒子）が絶縁破壊、リーク等の問題を
引き起し、歩留まりの低下、信頼性の低下を招いてい
る。従って、各製造プロセスにおいてパーティクルの低
減がこれまで以上に必要となっている。
【０００３】約２００〜３５０℃の低温で絶縁膜その他
を平坦に形成できる成膜法であるバイアスＥＣＲ（電子
サイクロトロン共鳴）プラズマＣＶＤ（以下、ＥＣＲ−
ＣＶＤと称する）装置を用いる方法においても、上記し
たパーティクルの問題は例外ではない。
を平坦に形成できる成膜法であるバイアスＥＣＲ（電子
サイクロトロン共鳴）プラズマＣＶＤ（以下、ＥＣＲ−
ＣＶＤと称する）装置を用いる方法においても、上記し
たパーティクルの問題は例外ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＥＣＲ−ＣＶＤ法を用いたＥＣＲ−ＣＶＤ装置では、上
記パーティクルを低減するための機構が無く、プラズマ
反応室をプラズマクリーニングする方法が主として行な
われている。
ＥＣＲ−ＣＶＤ法を用いたＥＣＲ−ＣＶＤ装置では、上
記パーティクルを低減するための機構が無く、プラズマ
反応室をプラズマクリーニングする方法が主として行な
われている。
【０００５】従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置は、図１に示さ
れているように、ＥＣＲプラズマ発生室２０とプラズマ
ＣＶＤ室２１とからなり、マイクロ波（２．４５Ｇ
ＨZ）１を導入する導波管２をコイル３で囲み、Ｎ2Ｏ及
びＡｒ１０を供給し、磁界とマイクロ波により電子サイ
クロトロン共鳴を誘発させることによって高密度プラズ
マを発生させ（プラズマ発生室：４）、プラズマ引き出
し窓５を介してプラズマＣＶＤ反応を起こすプラズマ反
応室（以下チャンバと称する）６へプラズマを送り、成
膜を行うものである。一方、例えば、今バリアメタルの
カバレージ向上のため注目されているＴｉＮを例にとる
と、成膜のための原料ガス（例えばＴｉＣｌ4など）を
原料ガスリング７を介してチャンバ６へ送り、イオン及
び電子の衝突効果によって反応ガスを活性化し、基板と
してのウエハ８表面に所定の膜を成膜するものである。
プラズマ発生室４の内壁は石英コート１３が施されてお
り、ステンレス（ＳＵＳ）からのＣｒ，Ｆｅ，Ｎｉ等の
汚染物、パーティクルの防止を行なう。又、μ波導入部
には石英製の窓がついている。ウエハ８は支持台として
の試料台（サセプター）９に支持されている。ＥＣＲ−
ＣＶＤ法は電子サイクロトロン共鳴を応用しているので
電力吸収効率が高く、又磁場による閉じ込め効果があ
り、高密度のプラズマ発生を可能とする大きな特徴を有
する。従って最近のウエハの大口径化に伴う、プロセス
装置の枚葉式への移行にも対応できる。
れているように、ＥＣＲプラズマ発生室２０とプラズマ
ＣＶＤ室２１とからなり、マイクロ波（２．４５Ｇ
ＨZ）１を導入する導波管２をコイル３で囲み、Ｎ2Ｏ及
びＡｒ１０を供給し、磁界とマイクロ波により電子サイ
クロトロン共鳴を誘発させることによって高密度プラズ
マを発生させ（プラズマ発生室：４）、プラズマ引き出
し窓５を介してプラズマＣＶＤ反応を起こすプラズマ反
応室（以下チャンバと称する）６へプラズマを送り、成
膜を行うものである。一方、例えば、今バリアメタルの
カバレージ向上のため注目されているＴｉＮを例にとる
と、成膜のための原料ガス（例えばＴｉＣｌ4など）を
原料ガスリング７を介してチャンバ６へ送り、イオン及
び電子の衝突効果によって反応ガスを活性化し、基板と
してのウエハ８表面に所定の膜を成膜するものである。
プラズマ発生室４の内壁は石英コート１３が施されてお
り、ステンレス（ＳＵＳ）からのＣｒ，Ｆｅ，Ｎｉ等の
汚染物、パーティクルの防止を行なう。又、μ波導入部
には石英製の窓がついている。ウエハ８は支持台として
の試料台（サセプター）９に支持されている。ＥＣＲ−
ＣＶＤ法は電子サイクロトロン共鳴を応用しているので
電力吸収効率が高く、又磁場による閉じ込め効果があ
り、高密度のプラズマ発生を可能とする大きな特徴を有
する。従って最近のウエハの大口径化に伴う、プロセス
装置の枚葉式への移行にも対応できる。
【０００６】このような従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置での
成膜では原料ガスがチャンバ６全体に広がるため、ウエ
ハ８表面に反応生成物が堆積するだけでなく、図１に破
線で示した様にチャンバ壁１１の内面その他プラズマ引
き出し窓５のまわり、サセプター９のそれぞれの露出面
（以下、チャンバ内面と称する）にも同様に堆積して膜
１２を形成する。その膜１２が随時剥離し、上記問題の
パーティクルが発生すると考えられる。
成膜では原料ガスがチャンバ６全体に広がるため、ウエ
ハ８表面に反応生成物が堆積するだけでなく、図１に破
線で示した様にチャンバ壁１１の内面その他プラズマ引
き出し窓５のまわり、サセプター９のそれぞれの露出面
（以下、チャンバ内面と称する）にも同様に堆積して膜
１２を形成する。その膜１２が随時剥離し、上記問題の
パーティクルが発生すると考えられる。
【０００７】そのパーティクルの発生原因と考えられる
チャンバ６内面に形成される膜１２の剥離は、成膜時の
プラズマ中に存在するイオン及び電子の衝突によりチャ
ンバ６内の温度が上昇し、成膜後の温度降下によって生
ずる堆積膜とステンレス（ＳＵＳ３０８）等のチャンバ
内面下地金属のそれぞれの熱収縮率の差によるものと考
えられる。
チャンバ６内面に形成される膜１２の剥離は、成膜時の
プラズマ中に存在するイオン及び電子の衝突によりチャ
ンバ６内の温度が上昇し、成膜後の温度降下によって生
ずる堆積膜とステンレス（ＳＵＳ３０８）等のチャンバ
内面下地金属のそれぞれの熱収縮率の差によるものと考
えられる。
【０００８】しかし、従来のＥＣＲ−ＣＶＤ装置は、発
散磁界により拡散したプラズマ２２を用いるためプラズ
マＣＶＤ室が図１に示す様に比較的大きい。即ち、チャ
ンバ内面面積が大きいため、膜１２が付く量も多くな
り、パーティクルの数も多いと考えられる。
散磁界により拡散したプラズマ２２を用いるためプラズ
マＣＶＤ室が図１に示す様に比較的大きい。即ち、チャ
ンバ内面面積が大きいため、膜１２が付く量も多くな
り、パーティクルの数も多いと考えられる。
【０００９】そこで、これらの付着膜１２を除去すべ
く、プラズマクリーニングを施す。ここで例に挙げてい
るＴｉＮ成膜の場合、四フッ化炭素（ＣＦ4）や六フッ
化イオウ（ＳＦ6）、又は三フッ化窒素（ＮＦ3）が用い
られている。しかし、ＣＦ4やＳＦ6を用いるとＥＣＲ放
電のためＣやＳも解離され、次の成膜のコンタミとな
る。又、ＮＦ3を用いればＮが解離されてもＴｉＮを成
膜するため問題となることないが、Ｆによる蒸気圧の低
いＴｉＦXが形成され、それが別のパーティクルの原因
になることがあった。
く、プラズマクリーニングを施す。ここで例に挙げてい
るＴｉＮ成膜の場合、四フッ化炭素（ＣＦ4）や六フッ
化イオウ（ＳＦ6）、又は三フッ化窒素（ＮＦ3）が用い
られている。しかし、ＣＦ4やＳＦ6を用いるとＥＣＲ放
電のためＣやＳも解離され、次の成膜のコンタミとな
る。又、ＮＦ3を用いればＮが解離されてもＴｉＮを成
膜するため問題となることないが、Ｆによる蒸気圧の低
いＴｉＦXが形成され、それが別のパーティクルの原因
になることがあった。
【００１０】そこで、本発明は上記問題を解決するプラ
ズマクリーニング法を含むＥＣＲプラズマＣＶＤ法を提
供することを目的とする。
ズマクリーニング法を含むＥＣＲプラズマＣＶＤ法を提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、少なくともイオウ（Ｓ），炭素（Ｃ），フッ素
（Ｆ）を構成成分として含まず、塩素（Ｃｌ）を構成成
分として含む原料ガス（請求項１では三塩化窒素（ＮＣ
ｌ 3 ））をプラズマＣＶＤ室に供給し、プラズマにより
該プラズマＣＶＤ室に付着したＴｉを含む堆積物を除去
することにより解決される。
ば、少なくともイオウ（Ｓ），炭素（Ｃ），フッ素
（Ｆ）を構成成分として含まず、塩素（Ｃｌ）を構成成
分として含む原料ガス（請求項１では三塩化窒素（ＮＣ
ｌ 3 ））をプラズマＣＶＤ室に供給し、プラズマにより
該プラズマＣＶＤ室に付着したＴｉを含む堆積物を除去
することにより解決される。
【００１２】
【作用】炭素（Ｃ）やイオウ（Ｓ）を含まず、且つ、エ
ッチャントとしてチタン（Ｔｉ）と蒸気圧の高い反応物
を本発明では、作り易いＣｌを含むガス、特にＮＣｌ3
をクリーニングガスとして用いる。本ガスはプラズマ中
で解離して遊離のＮ＊とＣｌ＊になるがＮ＊はＮ＊＋Ｎ
＊→Ｎ2↑として排気され、一方、Ｃｌ＊により、余分
なＴｉやＴｉＮ膜はクリーニングされるため、前述のよ
うな問題が起こることはない。
ッチャントとしてチタン（Ｔｉ）と蒸気圧の高い反応物
を本発明では、作り易いＣｌを含むガス、特にＮＣｌ3
をクリーニングガスとして用いる。本ガスはプラズマ中
で解離して遊離のＮ＊とＣｌ＊になるがＮ＊はＮ＊＋Ｎ
＊→Ｎ2↑として排気され、一方、Ｃｌ＊により、余分
なＴｉやＴｉＮ膜はクリーニングされるため、前述のよ
うな問題が起こることはない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明に係るＥＣＲプラズマＣＶＤ法
の実施例を図面に基づいて説明する。
の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】（実施例−１）図１に示したＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ装置を用いて、ウエハ８表面にチタンナイトライド
（ＴｉＮ）膜を成長させるためプラズマ反応室６内に原
料ガスとしてＴｉＣｌ4とＮ2とＨ2を原料ガスリング７
を介して供給し、一方Ａｒガスを導入口１０より供給す
る。
Ｄ装置を用いて、ウエハ８表面にチタンナイトライド
（ＴｉＮ）膜を成長させるためプラズマ反応室６内に原
料ガスとしてＴｉＣｌ4とＮ2とＨ2を原料ガスリング７
を介して供給し、一方Ａｒガスを導入口１０より供給す
る。
【００１５】本実施例では、このような装置を用いて、
以下のような条件で成膜を行なった。
以下のような条件で成膜を行なった。
【００１６】原料ガス流量：ＴｉＣｌ4／Ｎ2／Ｈ2／Ａ
ｒ＝１０／３０／３０／５０ｓｃｃｍ マイクロ波（２．４５ＧＨZ）パワー：１０００Ｗ 圧力：０．１Ｐａ（８．０×１０-4Ｔｏｒｒ） 生成時間：１０分 又、プラズマクリーニングは、同じくクリーニングガス
ＮＣｌ3をガスリング７より供給、また、Ａｒガスをガ
ス導入口１０より導入して ガス：ＮＣｌ3／Ａｒ＝３０／１０ｓｃｃｍ μ波パワー：８００Ｗ 圧力：０．２Ｐａ（１．６×１０-3Ｔｏｒｒ） 温度：４００℃ でクリーニングした。
ｒ＝１０／３０／３０／５０ｓｃｃｍ マイクロ波（２．４５ＧＨZ）パワー：１０００Ｗ 圧力：０．１Ｐａ（８．０×１０-4Ｔｏｒｒ） 生成時間：１０分 又、プラズマクリーニングは、同じくクリーニングガス
ＮＣｌ3をガスリング７より供給、また、Ａｒガスをガ
ス導入口１０より導入して ガス：ＮＣｌ3／Ａｒ＝３０／１０ｓｃｃｍ μ波パワー：８００Ｗ 圧力：０．２Ｐａ（１．６×１０-3Ｔｏｒｒ） 温度：４００℃ でクリーニングした。
【００１７】このようにして、従来のクリーニングを用
いて成膜した場合と、本発明を用いた場合とでそれぞれ
についてウエハ８表面に付着したパーティクル（粒子）
の数をパーティクルカウンターを用いて測定した。その
結果本発明を用いることによって、パーティクル数は激
減した。
いて成膜した場合と、本発明を用いた場合とでそれぞれ
についてウエハ８表面に付着したパーティクル（粒子）
の数をパーティクルカウンターを用いて測定した。その
結果本発明を用いることによって、パーティクル数は激
減した。
【００１８】（実施例−２）第２の実施例は、第１の実
施例の効果を更に強めることができるものである。プラ
ズマクリーニングは、同じくクリーニングガスＣｌ2を
ガスリング７より供給、またＮ2ガスをガス導入口１０
より導入して ガス：Ｃｌ2／Ｎ2＝３０／１０ｓｃｃｍ μ波パワー：８００Ｗ 圧力：０．２Ｐａ（１．６×１０-3Ｔｏｒｒ） 温度：４００℃ でクリーニングした。
施例の効果を更に強めることができるものである。プラ
ズマクリーニングは、同じくクリーニングガスＣｌ2を
ガスリング７より供給、またＮ2ガスをガス導入口１０
より導入して ガス：Ｃｌ2／Ｎ2＝３０／１０ｓｃｃｍ μ波パワー：８００Ｗ 圧力：０．２Ｐａ（１．６×１０-3Ｔｏｒｒ） 温度：４００℃ でクリーニングした。
【００１９】このようにして、従来のクリーニングを用
いて成膜した場合と、本発明を用いた場合とでそれぞれ
についてウエハ８表面に付着したパーティクル（粒子）
の数をパーティクルカウンターを用いて測定した。その
結果本発明を用いることによって、パーティクル数は激
減した。
いて成膜した場合と、本発明を用いた場合とでそれぞれ
についてウエハ８表面に付着したパーティクル（粒子）
の数をパーティクルカウンターを用いて測定した。その
結果本発明を用いることによって、パーティクル数は激
減した。
【００２０】以上、実施例について説明したが、本発明
はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随
する各種の設計変更が可能である。
はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随
する各種の設計変更が可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パーティクル数を低減できるため、高品質な膜を高歩留
まりで作製することができ、半導体装置のコストダウン
が図れる効果がある。
パーティクル数を低減できるため、高品質な膜を高歩留
まりで作製することができ、半導体装置のコストダウン
が図れる効果がある。
【図１】本発明に用いたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の一
実施例の概略断面図である。
実施例の概略断面図である。
１…マイクロ波 ２…導波管 ３…コイル ４…プラズマ発生室 ５…プラズマ引き出し窓 ６…プラズマ反応室 ７…原料ガスリング ８…ウエハ ９…試料台（サセプター） １０…Ａｒ、Ｎ2 １１…チャンバ室 １２…付着形成された膜 ２０…ＥＣＲプラズマ発生室 ２１…プラズマＣＶＤ室 ２２…プラズマ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/285 H01L 21/302 H01L 21/31 - 21/32 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (1)
- 【請求項１】 三塩化窒素（ＮＣｌ 3 ）をプラズマＣＶ
Ｄ室に供給し、プラズマにより該プラズマＣＶＤ室に付
着したＴｉを含む堆積物を除去することを特徴とするＥ
ＣＲプラズマＣＶＤ法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14606992A JP3277552B2 (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Ｅｃｒプラズマｃｖｄ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14606992A JP3277552B2 (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Ｅｃｒプラズマｃｖｄ法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05339735A JPH05339735A (ja) | 1993-12-21 |
| JP3277552B2 true JP3277552B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=15399388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14606992A Expired - Fee Related JP3277552B2 (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Ｅｃｒプラズマｃｖｄ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3277552B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5896419B2 (ja) * | 2012-12-18 | 2016-03-30 | 株式会社日本製鋼所 | プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法 |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP14606992A patent/JP3277552B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05339735A (ja) | 1993-12-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |