JP5551583B2 - 金属系膜の成膜方法および記憶媒体 - Google Patents
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Description
ガスを用い、還元ガスとして例えばH2ガスを用いて、これらのプラズマを生成しつつ、400〜700℃程度に加熱されたステージ上のウエハにTi膜を成膜する枚葉式のプラズマCVDが採用される。
また、本発明の他の目的は、そのような方法を実行するためのプログラムを記憶した記憶媒体を提供することにある。
図1は本発明の一実施形態に係る金属系膜の成膜方法の実施に用いる成膜装置の一例を示す概略断面図である。ここでは、プラズマCVDによりTi膜を成膜する場合を例にとって説明する。
本実施形態においては、図2に示すように、プリコート工程(工程1)、成膜工程(工程2)、ドライクリーニング工程(工程3)を所定回数繰り返し、その後ウエットクリーニング工程(工程4)を行う。
工程1のプリコート工程においては、チャンバ1内にウエハが搬入されていない状態で、排気装置38によりチャンバ1内を引き切り状態とし、チャンバ1内にArガスとN2ガスを導入しつつ、ヒーター5によりサセプタ2を昇温する。サセプタ2の温度が所定温度に安定した時点で、TiCl4ガスを所定流量で導入しつつ、高周波電源34から高周波電力を印加して、チャンバ1内に導入されたArガス、H2ガス、TiCl4ガスをプラズマ化する。これにより、チャンバ1内壁、排気室36内壁、シャワーヘッド10、およびサセプタ2にTi膜を形成する。引きつづきTiCl4ガスのみを停止し、窒化ガスとしてのNH3ガスを流すとともにシャワーヘッド10に高周波電力を印加してこれらガスをプラズマ化してTi膜を窒化する。これらTi膜形成と窒化処理を複数回、たとえば33回繰り返してプリコート膜を成膜する。なお、窒化処理を行わずに所定厚さのTi膜を形成するようにしてもよい。
(1)Ti膜形成
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:100〜1500W
ii)TiCl4ガス流量:1〜20mL/min(sccm)
iii)Arガス流量:100〜2000mL/min(sccm)
iv)H2ガス流量:250〜5000mL/min(sccm)
v)チャンバ内圧力:440〜1333Pa(3〜10Torr)
(2)窒化処理
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:400〜1500W
ii)NH3ガス流量:100〜2000mL/min(sccm)
iii)Arガス流量:100〜2000mL/min(sccm)
iv)H2ガス流量:250〜5000mL/min(sccm)
v)チャンバ内圧力:440〜1333Pa(3〜10Torr)
(1)Ti膜の堆積
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:100〜1500W
ii)ヒーター5によるサセプタ2の温度:500〜700℃
iii)ヒーター45によるシャワーヘッド10の温度:300〜500℃
iv)TiCl4ガス流量:1〜20mL/min(sccm)
v)Arガス流量:100〜2000mL/min(sccm)
vi)H2ガス流量:250〜5000mL/min(sccm)
vii)チャンバ内圧力:440〜1333Pa(3〜10Torr)
(2)窒化処理
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:100〜1500W
ii)ヒーター5によるサセプタ2の温度:500〜700℃
iii)ヒーター45によるシャワーヘッド10の温度:300〜500℃
iv)NH3ガス流量:100〜2000mL/min(sccm)
v)Arガス流量:100〜2000mL/min(sccm)
vi)H2ガス流量:250〜5000mL/min(sccm)
vii)チャンバ内圧力:440〜1333Pa(3〜10Torr)
(1)Ti膜形成
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:100〜1500W
ii)TiCl4ガス流量:1〜20mL/min(sccm)
iii)Arガス流量:100〜2000mL/min(sccm)
iv)H2ガス流量:250〜5000mL/min(sccm)
v)チャンバ内圧力:440〜1333Pa(3〜10Torr)
(2)窒化処理
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:400〜1500W
ii)NH3ガス流量:100〜2000mL/min(sccm)
iii)Arガス流量:100〜2000mL/min(sccm)
iv)H2ガス流量:250〜5000mL/min(sccm)
v)チャンバ内圧力:440〜1333Pa(3〜10Torr)
ここでは、異常放電の指標として、プラズマを生成するための平行平板電極の下部電極として機能する電極8の直流バイアス電圧Vdcを用いた。すなわち、通常の場合には、図7に示すようにTi成膜の際のVdcは安定しているのに対し、ウエハとサセプタとの間にアーキング(異常放電)が発生した場合には、図8に示すように、Vdcが変動し、不安定な状態となる。したがって、Vdcの挙動を見ることにより異常放電が発生していること、または異常放電が発生するおそれがあることを把握することができる。なお、図8に示すように、アーキングが発生した場合には、高周波電力のピーク間電圧Vppも変動するから、Vppも異常放電の指標として使用することができる。
(1)成膜条件
<Ti膜の堆積>
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:450kHz
パワー:800W
ii)TiCl4ガス流量:12mL/min(sccm)
iii)Arガス流量:1600mL/min(sccm)
iv)H2ガス流量:4000mL/min(sccm)
v)チャンバ内圧力:666.7Pa(5Torr)
<窒化処理>
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:450kHz
パワー:800W
iv)NH3ガス流量:1500mL/min(sccm)
v)Arガス流量:1600mL/min(sccm)
vi)H2ガス流量:2000mL/min(sccm)
vii)チャンバ内圧力:666.7Pa(5Torr)
(2)ショートプリコート条件
<Ti膜の堆積>
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:450kHz
パワー:800W
ii)TiCl4ガス流量:18mL/min(sccm)
iii)Arガス流量:1600mL/min(sccm)
iv)H2ガス流量:3000mL/min(sccm)
v)チャンバ内圧力:666.7Pa(5Torr)
<窒化処理>
i)高周波電源34からの高周波電力
周波数:450kHz
パワー:800W
iv)NH3ガス流量:1500mL/min(sccm)
v)Arガス流量:1600mL/min(sccm)
vi)H2ガス流量:2000mL/min(sccm)
vii)チャンバ内圧力:666.7Pa(5Torr)
Claims (8)
- 被処理基板を収容するチャンバと、前記チャンバ内で被処理基板を載置するステージと、ステージ上の被処理基板を加熱するヒーターと、チャンバ内に成膜用の処理ガスおよびクリーニングガスを供給するガス供給機構と、前記チャンバ内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記チャンバ内を排気する排気手段とを有する成膜装置を用いて、プラズマCVDにより金属系膜を成膜する金属系膜の成膜方法であって、
前記チャンバ内に、前記金属系膜を構成する金属を含む導電性のプリコート膜を成膜することと、
前記プリコート後のチャンバ内に被処理基板を搬入して前記ステージ上に載置し、前記ヒーターにより被処理基板を加熱しつつ、前記処理ガスを供給して処理ガスのプラズマを生成し、プラズマCVDにより被処理基板に金属系膜を成膜する処理を複数枚の被処理基板について行うことと、
前記複数枚の被処理基板に対する成膜処理が終了した段階で、前記チャンバ内に前記クリーニングガスを導入してドライクリーニングを行うことと
を繰り返し行い、
前記金属系膜を成膜する処理を複数枚の被処理基板について行う際に、その途中で1回または2回以上の、前記ステージ上への導電性膜の形成を含む金属系膜の成膜方法。 - 前記プリコート膜の成膜は、前記金属系膜を構成する金属を含む膜の形成と、その膜の窒化処理とを複数回繰り返すことにより行う請求項1に記載の金属系膜の成膜方法。
- 前記導電性膜の形成は、前記金属系膜を構成する金属を含む膜を形成するものである請求項1または請求項2に記載の金属系膜の成膜方法。
- 前記導電性膜の形成は、所定枚数の基板の成膜処理毎に行う請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の金属系膜の成膜方法。
- 前記導電性膜の形成は、1〜250枚の基板の成膜処理毎に行う請求項4に記載の金属系膜の成膜方法。
- 前記導電性膜の形成は、1ロットの基板の成膜処理毎に行う請求項5に記載の金属系膜の成膜方法。
- 前記金属系膜は、Ti、TiN、W、WN、Ta、TaNのいずれかで構成されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の金属系膜の成膜方法。
- コンピュータ上で動作し、被処理基板を収容するチャンバと、前記チャンバ内で被処理基板を載置するステージと、ステージ上の被処理基板を加熱するヒーターと、チャンバ内に成膜用の処理ガスおよびクリーニングガスを供給するガス供給機構と、前記チャンバ内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記チャンバ内を排気する排気手段とを有する成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記プログラムは、実行時に、前記チャンバ内に、金属系膜を構成する金属を含む導電性のプリコート膜を成膜することと、
前記プリコート後のチャンバ内に被処理基板を搬入して前記ステージ上に載置し、前記ヒーターにより被処理基板を加熱しつつ、前記処理ガスを供給して処理ガスのプラズマを生成し、プラズマCVDにより被処理基板に金属系膜を成膜する処理を複数枚の被処理基板について行うことと、
前記複数枚の被処理基板に対する成膜処理が終了した段階で、前記チャンバ内に前記クリーニングガスを導入してドライクリーニングを行うこととを繰り返し行い、
前記金属系膜を成膜する処理を複数枚の被処理基板について行う際に、その途中で1回または2回以上の、前記ステージ上への導電性膜の形成を含む金属系膜の成膜方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させる記憶媒体。
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