JP7246184B2 - ＲｕＳｉ膜の形成方法 - Google Patents

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Description

本開示は、ＲｕＳｉ膜の形成方法に関する。
Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３を原料として用いて、原子層堆積によりルテニウム含有膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特表２０１１－５２２１２４号公報
本開示は、ＲｕＳｉ膜の抵抗率を制御できる技術を提供する。
本開示の一態様によるＲｕＳｉ膜の形成方法は、基板を収容した処理容器内にガス化したＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３を貯留タンクに貯留することなく連続的に供給する第１ステップと、貯留タンクに貯留された水素化シリコンガスを、前記処理容器と前記貯留タンクとの間に設けられたバルブの開閉により前記処理容器内に供給する第２ステップと、を交互に複数回繰り返し、前記第１ステップと前記第２ステップとを含む複数回のサイクルにおいて、前記ガス化したＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３の総供給時間と、１サイクルあたりの前記水素化シリコンガスの供給量を固定して、総サイクル数を変更することでＲｕＳｉ膜の抵抗率を制御する。
本開示によれば、ＲｕＳｉ膜の抵抗率を制御できる。
ＲｕＳｉ膜の形成方法の一例を示すフローチャート ＲｕＳｉ膜を形成する成膜装置の構成例を示す図 図２の成膜装置によりＲｕＳｉ膜を形成する際のガス供給シーケンスの説明図 設定回数とＲｕＳｉ膜中のＳｉの割合との関係を示す図 設定回数とＲｕＳｉ膜の抵抗率との関係を示す図 Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間とＲｕＳｉ膜の膜厚との関係を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔ＲｕＳｉ膜の形成方法〕
一実施形態のルテニウムシリサイド（ＲｕＳｉ）膜の形成方法について説明する。図１は、ＲｕＳｉ膜の形成方法の一例を示すフローチャートである。
一実施形態のＲｕＳｉ膜の形成方法は、ステップＳ１０とステップＳ２０とを設定回数に到達するまで交互に繰り返す方法である。ステップＳ１０は、基板を収容した処理容器内にガス化したη４－２，３－ジメチルブタジエンルテニウムトリカルボニル（Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３）を供給するステップである。ステップＳ２０は、処理容器内に水素化シリコンガスを供給するステップである。なお、ステップＳ１０とステップＳ２０との間に、窒素（Ｎ２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを供給して処理容器内をパージするパージステップを行ってもよい。以下、各ステップについて説明する。
ステップＳ１０では、処理容器内に基板を収容し、基板を所定の温度に加熱した状態で、処理容器内にガス化したＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３を供給する。以下、ガス化したＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３をＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスとも称する。所定の温度としては、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを十分に熱分解させて基板の上にルテニウム（Ｒｕ）を堆積できるという観点から２００℃以上であることが好ましく、膜厚制御性の観点から３００℃以下であることが好ましい。
処理容器内にＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを供給する方法としては、例えば貯留タンクに貯留されたＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを、処理容器と貯留タンクとの間に設けられたバルブの開閉により処理容器内に供給する方法（以下「フィルフロー」ともいう。）を利用できる。このように貯留タンクに貯留されたＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを、処理容器と貯留タンクとの間に設けられたバルブの開閉により処理容器内に供給する場合、バルブの開閉時間・回数に応じて膜厚を段階的に調整できることから膜厚制御性を向上させることができるという効果が奏される。
また、処理容器内にＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを供給する方法としては、例えばＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを連続的に処理容器内に供給する方法を利用できる（以下「連続フロー」ともいう。）。言い換えると、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを貯留タンクに貯留することなく処理容器内に供給する方法を利用できる。このようにＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを貯留タンクに貯留することなく処理容器内に供給する場合、連続的にＲｕ膜を成膜できることから成膜レートを向上させることができるという効果が奏される。
ステップＳ２０では、ステップＳ１０と同一の処理容器内に基板を収容し、基板を所定の温度に加熱した状態で、処理容器内に水素化シリコンガスを供給する。所定の温度としては、生産性の観点から、ステップＳ１０と同一又は略同一の温度であることが好ましく、例えば２００℃～３００℃であってよい。水素化シリコンガスは、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）及びジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）からなる群から選択される少なくとも１つのガスを含む。
処理容器内に水素化シリコンガスを供給する方法としては、例えば貯留タンクに貯留された水素化シリコンガスを、処理容器と貯留タンクとの間に設けられたバルブの開閉により処理容器内に供給する方法を利用できる。このように貯留タンクに貯留された水素化シリコンガスを、処理容器と貯留タンクとの間に設けられたバルブの開閉により処理容器内に供給する場合、バルブの開閉時間・回数により水素化シリコンガスの流量・流速を制御できる。そのため、水素化シリコンガスの流量・流速の制御性が向上する。また、バルブを開けガス塊が処理容器内に導入された後、短時間でバルブが閉じられるため、連続的にガスを供給する場合に比べ、後続のガスの圧力の影響を受けることなく、前記ガス塊が処理容器内でより均等に拡散する。そのため、シリサイド化の面内均一性を向上させることができるという効果が奏される。
また、処理容器内に水素化シリコンガスを供給する方法としては、例えば水素化シリコンガスを連続的に処理容器内に供給する方法を利用できる。言い換えると、水素化シリコンガスを貯留タンクに貯留することなく処理容器内に供給する方法を利用できる。このように水素化シリコンガスを貯留タンクに貯留することなく処理容器内に供給する場合、連続的に水素化シリコンガスを供給できることからシリサイド化レートを向上させることができるという効果が奏される。
ステップＳ３０では、ステップＳ１０とステップＳ２０とを１サイクルとするサイクルが予め設定した設定回数だけ行われたか否かを判断する。設定回数は、例えば形成したいＲｕＳｉ膜の膜厚に応じて定められる。ステップＳ３０において、設定回数に到達した場合には処理を終了し、設定回数に到達していない場合には処理をステップＳ１０へ戻す。
一実施形態のＲｕＳｉ膜の形成方法によれば、基板を収容した処理容器内にＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを供給するステップＳ１０と、該処理容器内に水素化シリコンガスを供給するステップＳ２０と、を交互に複数回繰り返す。これにより、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを供給する時間及び水素化シリコンガスを供給する時間の少なくともいずれかを調整することで、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給量に対する水素化シリコンガスの供給量の割合を変更できる。その結果、ＲｕＳｉ膜に含まれるシリコン（Ｓｉ）の割合が変化し、ＲｕＳｉ膜の抵抗率（比抵抗）を制御できる。
例えば、複数サイクルにおけるＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間を５６０秒に固定し、１サイクルあたりの水素化シリコンガスの供給量を固定する場合を考える。この場合、ステップＳ１０の時間、即ち、１サイクルあたりのＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給時間を短くすると、ステップＳ３０の設定回数が多くなる。これにより、ステップＳ２０が実行される回数が多くなり、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給量に対する水素化シリコンガスの供給量が多くなる。その結果、ＲｕＳｉ膜に含まれるＳｉの割合が増加し、ＲｕＳｉ膜の抵抗率が大きくなる。一方、ステップＳ１０の時間、即ち、１サイクルあたりのＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給時間を長くすると、ステップＳ３０の設定回数が少なくなる。これにより、ステップＳ２０が実行される回数が少なくなり、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給量に対する水素化シリコンガスの供給量が少なくなる。その結果、ＲｕＳｉ膜に含まれるＳｉの割合が減少し、ＲｕＳｉ膜の抵抗率が小さくなる。
〔成膜装置〕
一実施形態のＲｕＳｉ膜の形成方法を好適に実行できる成膜装置の一例について説明する。図２は、ＲｕＳｉ膜を形成する成膜装置の構成例を示す図である。
成膜装置１００は、減圧状態の処理容器内で原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法又は化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法によりＲｕＳｉ膜を形成可能な装置である。
成膜装置１００は、処理容器１と、載置台２と、シャワーヘッド３と、排気部４と、ガス供給機構５と、制御部９と、を有する。
処理容器１は、アルミニウム等の金属により構成され、略円筒状を有する。処理容器１は、基板の一例である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を収容する。処理容器１の側壁には、ウエハＷを搬入又は搬出するための搬入出口１１が形成されている。搬入出口１１は、ゲートバルブ１２により開閉される。処理容器１の本体の上には、断面が矩形状をなす円環状の排気ダクト１３が設けられている。排気ダクト１３には、内周面に沿ってスリット１３ａが形成されている。排気ダクト１３の外壁には、排気口１３ｂが形成されている。排気ダクト１３の上面には、処理容器１の上部開口を塞ぐように天壁１４が設けられている。排気ダクト１３と天壁１４との間はシールリング１５で気密に封止されている。
載置台２は、処理容器１内でウエハＷを水平に支持する。載置台２は、ウエハＷに対応した大きさの円板状に形成されており、支持部材２３に支持されている。載置台２は、ＡｌＮ等のセラミックス材料や、アルミニウムやニッケル合金等の金属材料で形成されている。載置台２の内部には、ウエハＷを加熱するためのヒータ２１が埋め込まれている。ヒータ２１は、ヒータ電源（図示せず）から給電されて発熱する。そして、載置台２の上面の近傍に設けられた熱電対（図示せず）の温度信号によりヒータ２１の出力を制御することで、ウエハＷが所定の温度に制御される。載置台２には、上面の外周領域及び側面を覆うようにアルミナ等のセラミックスにより形成されたカバー部材２２が設けられている。
載置台２の底面には、載置台２を支持する支持部材２３が設けられている。支持部材２３は、載置台２の底面の中央から処理容器１の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器１の下方に延び、その下端が昇降機構２４に接続されている。昇降機構２４により載置台２が支持部材２３を介して、図２で示す処理位置と、その下方の二点鎖線で示すウエハＷの搬送が可能な搬送位置との間で昇降する。支持部材２３の処理容器１の下方には、鍔部２５が取り付けられている。処理容器１の底面と鍔部２５との間には、処理容器１内の雰囲気を外気と区画し、載置台２の昇降動作に伴って伸縮するベローズ２６が設けられている。
処理容器１の底面の近傍には、昇降板２７ａから上方に突出するように３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン２７が設けられている。ウエハ支持ピン２７は、処理容器１の下方に設けられた昇降機構２８により昇降板２７ａを介して昇降する。ウエハ支持ピン２７は、搬送位置にある載置台２に設けられた貫通孔２ａに挿通されて載置台２の上面に対して突没可能となっている。ウエハ支持ピン２７を昇降させることにより、搬送機構（図示せず）と載置台２との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
シャワーヘッド３は、処理容器１内に処理ガスをシャワー状に供給する。シャワーヘッド３は、金属により形成されている。シャワーヘッド３は、載置台２に対向するように設けられており、載置台２とほぼ同じ直径を有している。シャワーヘッド３は、処理容器１の天壁１４に固定された本体部３１と、本体部３１の下に接続されたシャワープレート３２とを有する。本体部３１とシャワープレート３２との間には、ガス拡散空間３３が形成されている。ガス拡散空間３３には、処理容器１の天壁１４及び本体部３１の中央を貫通するようにガス導入孔３６，３７が設けられている。シャワープレート３２の周縁部には、下方に突出する環状突起部３４が形成されている。環状突起部３４の内側の平坦面には、ガス吐出孔３５が形成されている。載置台２が処理位置に存在した状態では、載置台２とシャワープレート３２との間に処理空間３８が形成され、カバー部材２２の上面と環状突起部３４とが近接して環状隙間３９が形成される。
排気部４は、処理容器１の内部を排気する。排気部４は、排気口１３ｂに接続された排気配管４１と、排気配管４１に接続された真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気機構４２とを有する。処理に際しては、処理容器１内のガスがスリット１３ａを介して排気ダクト１３に至り、排気ダクト１３から排気配管４１を通って排気機構４２により排気される。
ガス供給機構５は、処理容器１内に処理ガスを供給する。ガス供給機構５は、Ｒｕ原料ガス供給源５１ａ、Ｎ２ガス供給源５３ａ、ＳｉＨ４ガス供給源５５ａ及びＮ２ガス供給源５７ａを有する。
Ｒｕ原料ガス供給源５１ａは、ガス供給ライン５１ｂを介してＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを処理容器１内に供給する。Ｒｕ原料ガス供給源５１ａは、例えばキャリアガスを用いて液体材料タンク内に収容された室温で液体のＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３を気化（ガス化）する方式、所謂バブリング方式でＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを生成する。以下、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの流量とは、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスを生成する際に用いるキャリアガスの流量を含めた流量を意味する。ガス供給ライン５１ｂには、上流側から流量制御器５１ｃ及びバルブ５１ｅが介設されている。ガス供給ライン５１ｂのバルブ５１ｅの下流側は、ガス導入孔３６に接続されている。流量制御器５１ｃは、Ｒｕ原料ガス供給源５１ａから処理容器１内に供給されるＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの流量を制御する。バルブ５１ｅは、開閉により、Ｒｕ原料ガス供給源５１ａから処理容器１内に供給されるＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給及び停止を制御する。なお、図２の例では、ガス供給ライン５１ｂに貯留タンクが設けられていない場合を示しているが、後述するガス供給ライン５５ｂと同様に流量制御器５１ｃとバルブ５１ｅとの間に貯留タンクが設けられていてもよい。
Ｎ２ガス供給源５３ａは、ガス供給ライン５３ｂを介してキャリアガスであるＮ２ガスを処理容器１内に供給すると共に、パージガスとして機能するＮ２ガスを処理容器１内に供給する。ガス供給ライン５３ｂには、上流側から流量制御器５３ｃ及びバルブ５３ｅが介設されている。ガス供給ライン５３ｂのバルブ５３ｅの下流側は、ガス供給ライン５１ｂに接続されている。流量制御器５３ｃは、Ｎ２ガス供給源５３ａから処理容器１内に供給されるＮ２ガスの流量を制御する。バルブ５３ｅは、開閉により、Ｎ２ガス供給源５３ａから処理容器１内に供給されるＮ２ガスの供給及び停止を制御する。Ｎ２ガス供給源５３ａからのＮ２ガスは、例えばウエハＷの成膜中に連続して処理容器１内に供給される。なお、パージガス供給ラインとキャリアガス供給ラインを別々に設けてもよい。
ＳｉＨ４ガス供給源５５ａは、ガス供給ライン５５ｂを介して水素化シリコンガスであるＳｉＨ４ガスを処理容器１内に供給する。ガス供給ライン５５ｂには、上流側から流量制御器５５ｃ、貯留タンク５５ｄ及びバルブ５５ｅが介設されている。ガス供給ライン５５ｂのバルブ５５ｅの下流側は、ガス導入孔３７に接続されている。ＳｉＨ４ガス供給源５５ａから供給されるＳｉＨ４ガスは処理容器１内に供給される前に貯留タンク５５ｄで一旦貯留され、貯留タンク５５ｄ内で所定の圧力に昇圧された後、処理容器１内に供給される。貯留タンク５５ｄから処理容器１へのＳｉＨ４ガスの供給及び停止は、バルブ５５ｅの開閉により行われる。このように貯留タンク５５ｄへＳｉＨ４ガスを一旦貯留することで、比較的大きい流量のＳｉＨ４ガスを処理容器１内に安定して供給できる。
Ｎ２ガス供給源５７ａは、ガス供給ライン５７ｂを介してキャリアガスであるＮ２ガスを処理容器１内に供給すると共に、パージガスとして機能するＮ２ガスを処理容器１内に供給する。ガス供給ライン５７ｂには、上流側から流量制御器５７ｃ、バルブ５７ｅ及びオリフィス５７ｆが介設されている。ガス供給ライン５７ｂのオリフィス５７ｆの下流側は、ガス供給ライン５５ｂに接続されている。流量制御器５７ｃは、Ｎ２ガス供給源５７ａから処理容器１内に供給されるＮ２ガスの流量を制御する。バルブ５７ｅは、開閉により、Ｎ２ガス供給源５７ａから処理容器１内に供給されるＮ２ガスの供給及び停止を制御する。オリフィス５７ｆは、貯留タンク５５ｄに貯留されたＳｉＨ４ガスを処理容器１内に供給する際、ＳｉＨ４ガスがガス供給ライン５７ｂに逆流することを抑制する。Ｎ２ガス供給源５７ａから供給されるＮ２ガスは、例えばウエハＷの成膜中に連続して処理容器１内に供給される。なお、パージガス供給ラインとキャリアガス供給ラインを別々に設けてもよい。
制御部９は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、成膜装置１００の動作を制御する。制御部９は、成膜装置１００の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御部９が成膜装置１００の外部に設けられている場合、制御部９は、有線又は無線等の通信手段によって、成膜装置１００を制御できる。
〔成膜装置の動作〕
成膜装置１００を用いてＲｕＳｉ膜を形成する方法について、図１から図３を参照して説明する。以下の成膜装置１００の動作は、制御部９が成膜装置１００の各部の動作を制御することにより実行される。図３は、図２の成膜装置１００によりＲｕＳｉ膜を形成する際のガス供給シーケンスの説明図である。
まず、バルブ５１ｅ，５３ｅ，５５ｅ，５７ｅが閉じられた状態で、ゲートバルブ１２を開いて搬送機構（図示せず）によりウエハＷを処理容器１内に搬送し、搬送位置にある載置台２に載置する。搬送機構を処理容器１内から退避させた後、ゲートバルブ１２を閉じる。載置台２のヒータ２１によりウエハＷを所定の温度に加熱すると共に載置台２を処理位置まで上昇させ、処理空間３８を形成する。また、排気機構４２の圧力制御バルブ（図示せず）により処理容器１内を所定の圧力に調整する。
次いで、バルブ５３ｅ，５７ｅを開く。これにより、Ｎ２ガス供給源５３ａ，５７ａから夫々ガス供給ライン５３ｂ，５７ｂを介して処理容器１内にキャリアガス（Ｎ２ガス）が供給される。また、バルブ５１ｅを開く。これにより、Ｒｕ原料ガス供給源５１ａからＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスがガス供給ライン５１ｂを介して処理容器１内に供給される（ステップＳ１０）。処理容器１内ではＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスが熱分解され、ウエハＷの上にＲｕ膜が堆積する。また、バルブ５５ｅを閉じた状態でＳｉＨ４ガス供給源５５ａからＳｉＨ４ガスをガス供給ライン５５ｂに供給する。これにより、ＳｉＨ４ガスが貯留タンク５５ｄに貯留され、貯留タンク５５ｄ内が昇圧する。
バルブ５１ｅを開いてから所定の時間が経過した後、バルブ５１ｅを閉じる。これにより、処理容器１内へのＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給が停止される。このとき、処理容器１内にはキャリアガスが供給されているため、処理容器１内に残留するＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスが排気配管４１へと排出され、処理容器１内がＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガス雰囲気からＮ２ガス雰囲気に置換される（ステップＳ１１）。
バルブ５１ｅを閉じてから所定の時間が経過した後、バルブ５５ｅを開く。これにより、貯留タンク５５ｄに貯留されたＳｉＨ４ガスがガス供給ライン５５ｂを介して処理容器１内に供給される（ステップＳ２０）。処理容器１内では、ウエハＷの上に堆積したＲｕ膜にＳｉが取り込まれる。
バルブ５５ｅを開いてから所定の時間が経過した後、バルブ５５ｅを閉じる。これにより、処理容器１内へのＳｉＨ４ガスの供給が停止される。このとき、処理容器１内にはキャリアガスが供給されているため、処理容器１内に残留するＳｉＨ４ガスが排気配管４１へと排出され、処理容器１内がＳｉＨ４ガス雰囲気からＮ２ガス雰囲気に置換される（ステップＳ２１）。一方、バルブ５５ｅが閉じられたことにより、ＳｉＨ４ガス供給源５５ａからガス供給ライン５５ｂに供給されるＳｉＨ４ガスが貯留タンク５５ｄに貯留され、貯留タンク５５ｄ内が昇圧する。
上記のサイクルを１回実施することにより、ウエハＷの上に薄いＲｕＳｉ膜が形成される。そして、上記のサイクルを所定の回数繰り返すことにより所望の膜厚のＲｕＳｉ膜が形成される。その後、処理容器１内への搬入時とは逆の手順でウエハＷを処理容器１から搬出する。
なお、成膜装置１００を用いてウエハＷの上にＲｕＳｉ膜を形成する場合の好ましい成膜条件の一例は以下の通りである。
＜成膜条件＞
（ステップＳ１０）
ガスの供給方法：連続フロー
ステップ時間：２秒～１６秒
ウエハ温度：２００℃～３００℃
処理容器内圧力：４００Ｐａ～６６７Ｐａ
Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガス流量：１２９ｓｃｃｍ～２００ｓｃｃｍ
（ステップＳ２０）
ガスの供給方法：フィルフロー
ステップ時間：０．０５秒～０．８秒
ウエハ温度：２００℃～３００℃
処理容器内圧力：４００Ｐａ～６６７Ｐａ
ＳｉＨ４ガス流量：２５ｓｃｃｍ～３００ｓｃｃｍ
（ステップＳ３０）
設定回数（ステップＳ１０とステップＳ２０の繰り返し回数）：３５回～２８０回
〔実施例〕
（実施例１）
成膜装置１００を用いて、ウエハＷの上に形成された絶縁膜の表面に、前述のＲｕＳｉ膜の形成方法により、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスに対するＳｉＨ４ガスの供給量の割合を変化させてＲｕＳｉ膜を形成した。絶縁膜は、ＳｉＯ２膜及びＡｌ２Ｏ３膜をこの順序で積層した積層膜である。また、形成したＲｕＳｉ膜中のＳｉの割合及びＲｕＳｉ膜の抵抗率を測定した。
具体的には、複数サイクルにおけるＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間が５６０秒となるように、１サイクルあたりのＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給時間（ステップＳ１０の時間）と、設定回数を変化させてＲｕＳｉ膜を形成した。また、ステップＳ２０におけるＳｉＨ４ガスの流量を１００ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍ、３００ｓｃｃｍに変化させた。ステップＳ１０の時間と設定回数との組合せは、以下の表１の通りである。
Figure 0007246184000001
なお、その他の成膜条件は以下の通りである。
＜成膜条件＞
（ステップＳ１０）
ガスの供給方法：連続フロー
ウエハ温度：２２５℃
処理容器内圧力：４００Ｐａ
Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガス流量：１２９ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス流量：６０００ｓｃｃｍ
（ステップＳ２０）
ガスの供給方法：フィルフロー
ステップ時間：０．０５秒
ウエハ温度：２２５℃
処理容器内圧力：４００Ｐａ
Ｎ２ガス流量：６０００ｓｃｃｍ
図４は、設定回数とＲｕＳｉ膜中のＳｉの割合との関係を示す図である。図４において、設定回数［回］を横軸に示し、Ｓｉ／（Ｒｕ＋Ｓｉ）を縦軸に示す。また、ＳｉＨ４ガスの流量が１００ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍ、３００ｓｃｃｍの場合の結果をそれぞれ丸（○）印、菱形（◇）印、三角（△）印で示す。
図４に示されるように、ＳｉＨ４ガスの流量がいずれの場合であっても、設定回数を変更することにより、Ｓｉ／（Ｒｕ＋Ｓｉ）を制御できることが分かる。具体的には、設定回数を多くする、即ち、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給量に対するＳｉＨ４ガスの供給量の割合を高くすることにより、Ｓｉ／（Ｒｕ＋Ｓｉ）を高くできる。一方、設定回数を少なくする、即ち、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給量に対するＳｉＨ４ガスの供給量の割合を低くすることにより、Ｓｉ／（Ｒｕ＋Ｓｉ）を低くできる。
このように、一実施形態のＲｕＳｉ膜の形成方法によれば、容易にＲｕＳｉ膜中のＳｉ／（Ｒｕ＋Ｓｉ）を制御できる。
図５は、設定回数とＲｕＳｉ膜の抵抗率との関係を示す図である。図５において、設定回数［回］を横軸に示し、ＲｕＳｉ膜の抵抗率［μΩ・ｃｍ］を縦軸に示す。また、ＳｉＨ４ガスの流量が１００ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍ、３００ｓｃｃｍの場合の結果をそれぞれ丸（○）印、菱形（◇）印、三角（△）印で示す。
図５に示されるように、ＳｉＨ４ガスの流量がいずれの場合であっても、設定回数を変更することにより、ＲｕＳｉ膜の抵抗率を制御できることが分かる。具体的には、設定回数を多くする、即ち、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給量に対するＳｉＨ４ガスの供給量の割合を高くすることにより、ＲｕＳｉ膜の抵抗率を高くできる。一方、設定回数を少なくする、即ち、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給量に対するＳｉＨ４ガスの供給量の割合を低くすることにより、ＲｕＳｉ膜の抵抗率を低くできる。
このように、一実施形態のＲｕＳｉ膜の形成方法によれば、容易にＲｕＳｉ膜の抵抗率を制御できる。
（実施例２）
成膜装置１００を用いて、ウエハＷの上に形成された絶縁膜の表面に、前述のＲｕＳｉ膜の形成方法により、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスに対するＳｉＨ４ガスの供給量の割合、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間を変化させてＲｕＳｉ膜を形成した。絶縁膜は、ＳｉＯ２膜及びＡｌ２Ｏ３膜をこの順序で積層した積層膜である。また、形成したＲｕＳｉ膜の膜厚を測定した。
具体的には、複数サイクルにおけるＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間を６０秒、１２０秒、２８０秒、５６０秒、１２００秒に設定した。そして、夫々について、実施例１と同様に、１サイクルあたりのＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの供給時間（ステップＳ１０の時間）と、設定回数を変化させてＲｕＳｉ膜を形成した。ステップＳ１０の時間と設定回数との組合せは、前述の表１の通りである。
なお、その他の成膜条件は以下の通りである。
＜成膜条件＞
（ステップＳ１０）
ガスの供給方法：連続フロー
ウエハ温度：２２５℃
処理容器内圧力：４００Ｐａ
Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガス流量：１２９ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス流量：６０００ｓｃｃｍ
（ステップＳ２０）
ガスの供給方法：フィルフロー
ステップ時間：０．０５秒
ウエハ温度：２２５℃
処理容器内圧力：４００Ｐａ
ＳｉＨ４ガス流量：１００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス流量：６０００ｓｃｃｍ
図６は、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間とＲｕＳｉ膜の膜厚との関係を示す図である。図６において、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間［秒］を横軸に示し、ＲｕＳｉ膜の膜厚［ｎｍ］を縦軸に示す。また、設定回数が２８０回、１４０回、７０回、３５回、０回の場合の結果をそれぞれ丸（○）印、菱形（◇）印、三角（△）印、四角（□）印、丸（●）印で示す。
図６に示されるように、設定回数がいずれの場合であっても、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間に比例してＲｕＳｉ膜の膜厚が変化していることが分かる。この結果から、具体的には、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間を長くすることにより、ＲｕＳｉ膜の膜厚を厚くできる。一方、Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスの総供給時間を短くすることにより、ＲｕＳｉ膜の膜厚を薄くできる。
このように、一実施形態のＲｕＳｉ膜の形成方法によれば、ＲｕＳｉ膜の膜厚を容易に制御できる。
（参考例１）
成膜装置１００を用いて、ウエハＷの上に形成された絶縁膜の表面にＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスとＳｉＨ４ガスとを同時に供給することにより、ＲｕＳｉ膜を形成した。また、形成したＲｕＳｉ膜の抵抗率を測定した。ＲｕＳｉ膜を形成したときの成膜条件は以下の通りである。
＜成膜条件＞
ウエハ温度：２２５℃、２７５℃
処理容器内圧力：３Ｔｏｒｒ（４００Ｐａ）
Ｒｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガス流量：１２９ｓｃｃｍ
ＳｉＨ４ガス流量：０、２５、５０、１００、３００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス流量：６０００ｓｃｃｍ
ウエハＷの上に形成された絶縁膜の表面にＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスとＳｉＨ４ガスとを同時に供給することにより、ＲｕＳｉ膜を形成した結果、ほとんどの条件においてＲｕＳｉ膜の抵抗率が測定装置の測定上限を超えており、測定できなかった。この結果から、ウエハＷの上に形成された絶縁膜の表面にＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３ガスとＳｉＨ４ガスとを同時に供給すると、ＲｕＳｉ膜の抵抗率が非常に高くなり、ＲｕＳｉ膜の抵抗率の制御性が悪いことが分かる。
なお、上記の実施形態において、ステップＳ１０は第１ステップの一例であり、ステップＳ２０は第２ステップの一例である。また、Ｒｕ原料ガス供給源５１ａ、ガス供給ライン５１ｂ、流量制御器５１ｃ及びバルブ５１ｅは第１ガス供給部の一例である。また、ＳｉＨ４ガス供給源５５ａ、ガス供給ライン５５ｂ、流量制御器５５ｃ、貯留タンク５５ｄ及びバルブ５５ｅは第２ガス供給部の一例である。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、基板として半導体ウエハを例に挙げて説明したが、半導体ウエハはシリコンウエハであってもよく、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮ等の化合物半導体ウエハであってもよい。また、基板は半導体ウエハに限定されず、液晶表示装置等のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に用いるガラス基板や、セラミック基板等であってもよい。
上記の実施形態では、ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の装置を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、一度に複数のウエハに対して処理を行うバッチ式の装置であってもよい。
１ 処理容器
５ ガス供給機構
５１ａ Ｒｕ原料ガス供給源
５１ｂ ガス供給ライン
５１ｃ 流量制御器
５１ｅ バルブ
５５ａ ＳｉＨ４ガス供給源
５５ｂ ガス供給ライン
５５ｃ 流量制御器
５５ｄ 貯留タンク
５５ｅ バルブ
１００ 成膜装置
Ｗ ウエハ

Claims (4)

  1. 基板を収容した処理容器内にガス化したＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３を貯留タンクに貯留することなく連続的に供給する第１ステップと、
    貯留タンクに貯留された水素化シリコンガスを、前記処理容器と前記貯留タンクとの間に設けられたバルブの開閉により前記処理容器内に供給する第２ステップと、
    を交互に複数回繰り返し、
    前記第１ステップと前記第２ステップとを含む複数回のサイクルにおいて、前記ガス化したＲｕ（ＤＭＢＤ）（ＣＯ）３の総供給時間と、１サイクルあたりの前記水素化シリコンガスの供給量を固定して、総サイクル数を変更することでＲｕＳｉ膜の抵抗率を制御する、
    ＲｕＳｉ膜の形成方法。
  2. 前記第１ステップ及び前記第２ステップは、前記基板を２００℃～３００℃に加熱して実行される、
    請求項１に記載のＲｕＳｉ膜の形成方法。
  3. 前記基板の上には絶縁膜が形成されている、
    請求項１又は２に記載のＲｕＳｉ膜の形成方法。
  4. 前記水素化シリコンガスは、ＳｉＨ４及びＳｉ２Ｈ６からなる群から選択される少なくとも１つのガスを含む、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＲｕＳｉ膜の形成方法。
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