JPH09312297A - 薄膜のプラズマアニール - Google Patents

薄膜のプラズマアニール

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JPH09312297A
JPH09312297A JP8356529A JP35652996A JPH09312297A JP H09312297 A JPH09312297 A JP H09312297A JP 8356529 A JP8356529 A JP 8356529A JP 35652996 A JP35652996 A JP 35652996A JP H09312297 A JPH09312297 A JP H09312297A
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titanium nitride
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ダネック マイケル
Liao Marvin
ラオ マーヴィン
Chyi Chern
チェーン チー
Eric Englhardt
エングルハート エリック
Roderick C Mosely
シー． モーズリー ロデリック
Karl A Littau
エー． リタウ カール
Ivo Raajimakers
ラージマーカーズ イヴォ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＶＤの良好な電気拡散抵抗を維持し安定な
膜特性を実現しつつ、ＣＶＤの高い共形性及び良好な充
填性を実現する。 【解決手段】 プラズマアニールシステムは、ＣＶＤチ
ャンバと高周波電源とを有している。また、チャンバ及
びウエハ支持のためのサセプタにガスを導入するための
シャワーヘッドが具備される。ＣＶＤプロセスで薄膜を
堆積した後、シャワーヘッドを介して、窒素水素及びア
ルゴンを有する混合ガスを導入する。シャワーヘッド及
びサセプタはそれぞれ、高周波電源により駆動され、チ
ャンバ内にプラズマを生成する。プラズマからのイオン
がウエハ表面上の膜に衝突し、特性を向上させる。プラ
ズマに水素が存在するため、膜及びチャンバ表面に存在
する炭素の量が低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ上に
形成される薄膜の改良に関する。特に、半導体処理チャ
ンバ内で高密度イオン衝突により薄膜の特性を改良する
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造では、半導体ウエ
ハ上に種々の材料を堆積させる操作を行う。これは典型
的には、処理装置の堆積チャンバ内で行われる。ウエハ
上に材料の層を堆積させる方法は種々あり、例えば、化
学気相堆積法（ＣＶＤ）、エバポレーション法、エピタ
キシー法及びスパッタリング法等である。堆積する材料
は、典型的には、シリコン、シリコン酸化物、アルミニ
ウム、チタン及び窒化チタンてあってもよい。
【０００３】チップの密度が高くなり半導体デバイスが
縮小化するにつれて、加工の質が重要となってくる。特
に、所望の電気的特性及びバリア品質を実現するため
に、堆積した膜の組成、構造及び安定性を細心に制御す
る必要がある。これは、半導体ウエハの処理に窒化チタ
ン（ＴｉＮ）薄膜の形成に関する考慮事項として例示す
ることができる。
【０００４】窒化チタン膜は典型的には、Ｔｉ（Ｎ
Ｒ2）4やテトラキスジアルキルアミノチタン（Ｒはアル
キル基）等のメタロオーガニックチタン化合物を用いて
開始するＣＶＤプロセスにより生成される。例えば、式
がＴｉ（Ｎ（ＣＨ3）2）4のテトラキスジメチルアミノ
チタン（ＴＤＭＡＴ）を用いるのが通常である。この化
合物は、２００〜６００℃の比較的低い温度で０．１〜
１００トールの真空圧力下で容易に分解して窒化チタン
を堆積させる。従って、ＴＤＭＡＴは、このような温度
及び圧力が代表的であるようなＣＶＤチャンバにおいて
熱により堆積することが適している。
【０００５】あるいは窒化チタン膜は、アンモニア、窒
素、水素又はヒドラジンからのフリーラジカル等の、遠
隔で発生した反応種とこれら化合物を反応させることに
より堆積させてもよい。また、プラズマを用いて反応及
び続いて行う堆積を推進させる、プラズマ励起ＣＶＤプ
ロセス（ＰＥＣＶＤ）で、この膜を堆積させてもよい。
このプロセスは、プラズマからの荷電粒子のエネルギー
を用いて反応を開始させる点で、基板の高い温度を用い
て反応を開始させる熱ＣＶＤプロセスと区別することが
できる。
【０００６】また、窒化チタン膜は、窒素環境下でチタ
ンメタルをスパッタリングして、基板上に窒化チタンを
形成することにより、形成することもできる。このプロ
セスの１つの具体例では、上下平行板を収容するチャン
バにアルゴン等のガスが供給される。これら２つの板の
うち上側（カソード）は、これに固定されたチタンから
成るターゲットを有し、また、ＤＣ電圧源に接続されて
いる。下側の板（アノード）は半導体ウエハを支持し、
また、直接にあるいはキャパシタを介して高周波（Ｒ
Ｆ）電圧源に接続される。
【０００７】作動に際して、負電位がカソードに印加さ
れる。ＲＦ電源及びウエハのキャパシタンス（及びキャ
パシタを用いる場合はキャパシタ）によりアノードに負
のバイアスが与えられる。これら２つの板の間の電界に
より、電子がカソードから放出し、板間の領域でアルゴ
ン原子を叩く。アルゴン原子は自身の電子を失い、正に
イオン化する。このイオンは、負バイアスによりカソー
ドに誘引され、ターゲットを叩く。チタン原子がターゲ
ットから追い出され、ないしは「スパッタされ」、プラ
ズマの端から端まで移動し、基板を叩く。チタン原子の
中には、プラズマ中で自身がイオン化するものもある。
スパッタされたチタン原子やイオンは、充分なエネルギ
ーをもって表面に付き、あるいはこれを叩き、基板中に
より深く注入する。拡散が生じる場合もあり、その場合
は、スパッタしたチタンが横方向に広がり、あるいは基
板中に更に深く移動する。
【０００８】反応性スパッタリングと称されるこのプロ
セスの進行において、通常のアルゴンスパッタリングプ
ラズマに反応性ガスを加え、基板上に堆積する材料の組
成を変える。例えば、アルゴンプラズマガスに窒素を加
えることにより、窒化チタンを反応性スパッタリングす
る。窒素はプラズマ中でイオン化し、プラズマ中を通過
するチタン原子と結合し、窒化チタンを形成する。
【０００９】しかし残念ながら、これらの膜堆積の方法
には、ある不利益がある。
【００１０】窒化チタン膜の熱ＣＶＤには、良好な堆積
速度、良好な立体形状の共形性及びステップカバレー
ジ、低い欠陥密度といった利点があり、また、形成され
た窒化チタン層良好なバリア性質を有している。しか
し、ＴＤＭＡＴを用いるプロセスのように、プロセスに
よっては、窒化チタン膜の抵抗率が高くなり不安定にな
るものもある。この理由の一部として、堆積膜のかなり
の部分が炭素（ハイドロカーボン、カーバイド等）でで
きていること、並びに、化学反応性の金属であるチタン
が膜中で完全に反応していないだろうことが挙げられ
る。
【００１１】高い炭素含有量と未反応のチタンとによ
り、化学反応性の膜が生じることになる。膜が空気その
他の酸素含有ガスに曝露されれば、酸素を吸収し、安定
性を弱め、抵抗率を高めることになる。空気への曝露の
後は、ＴｉＮ膜の抵抗率は、約１００００μΩ−ｃｍま
で上昇し、場合によっては１０００００μΩ−ｃｍまで
上昇する。この膜を導電コンタクトやバイアのためのバ
リアとして用いる場合には、抵抗率を１０００μΩ−ｃ
ｍ以下まで下げることが望ましいため、この事は問題と
なる。従って、集積回路製造において熱により堆積した
ＣＶＤ窒化チタンは通常、コンタクトの全抵抗率に対す
る窒化チタン膜の抵抗率の寄与がさほど大きくないよう
な用途に限定されてきた。
【００１２】他方、物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスに
よるスパッタで堆積した膜は、典型的には、５０〜１５
０μΩ−ｃｍの範囲の低い抵抗率を有している。しか
し、従来からのプラズマプロセスでは、ワイヤ、トレン
チ、バイア、コンタクトホールやその他の立体形状を始
めとする基板の立体構造に正しく共形な膜を堆積するこ
とが困難である。
【００１３】この問題は、図１（ａ）及び（ｂ）に例示
されており、これらはそれぞれ、集積回路を理想化し且
つより写実的にした実際の断面を表している。図１
（ｂ）に示されるように、実際の集積回路の立体形状
は、直線的ではなくまた平坦でもない。この事が、実際
の集積回路の電気特性は設計パラメータから外れる原因
となり、また、回路の動作に悪影響を及ぼす。例えば、
高速集積回路を細心に設計する場合は、半導体構造体の
中にある種々の寄生キャパシタンスを考慮すべきであ
る。立体形状のサイズや構成が外れることにより、回路
の動作が不適正になる方向に、そのキャパシタンスが変
化する。従って、より無難に且つ安全区域を大きく保つ
ように設計を行う必要がある。
【００１４】更に、ウエハの表面がステップ状であるた
め、堆積が不均等になる。トレンチのコーナーの外側で
は蓄積物が生じる。この蓄積物により、トレンチの端か
ら端までを塞ぐオーバーハングを形成し、そのベースに
ボイドが形成される。また、壁と壁の間の間隔は小さい
ため（１．６ミクロン未満のように）、堆積したメタル
層は壁間の領域でトレンチの床ではより薄くなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】この問題は図２に例示
されている。図示の如く、半導体ウエハ１０には、メタ
ル層の堆積に先立ち、表面処理中にトレンチ１２が形成
されている。典型的なＰＶＤプロセスから堆積する原子
１４は、ウエハ１０にお対して垂直ではない入射角で到
達し、トレンチのコーナー１６の外側に蓄積する傾向が
ある。この蓄積が続けば、係る問題が更に悪化し、堆積
した材料がトレンチの内側に「影を作る」。その結果、
トレンチは完全に充填されなくなり、その代わりに、そ
の床にはメタルの薄い層１８を有することになり、その
外側コーナーではそこに堆積したメタルの過剰に厚い層
を有することになる。堆積が続けば、蓄積物のコーナー
同士が相互に向かって「成長し」、遂には、トレンチの
未充填の内部を閉じてしまい、その結果、トレンチ１２
の中にはボイド２０が形成される。
【００１６】加えて、ＰＶＤプロセスやプラズマ励起Ｃ
ＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセス等のプラズマ堆積プロセス
では、従来のＣＶＤプロセスよりも著しく高いレベルの
マクロ粒子が発生する。このマクロ粒子は、粒子、ダス
ト、又はパウダーとして知られているが、デバイスを汚
染するため望ましくない。例えば、このような粒子汚染
物により、エピタキシャル層において結晶欠陥が生じ、
集積回路のレベル間では電気短絡が生じ、ワイヤでは開
回路が生じる。核形成が均質であるため、プラズマ堆積
プロセスの中でも、プラズマＣＶＤは粒子汚染発生の可
能性が最も高い。前駆体ガスの分子がプラズマにより活
性化して、基板到達前にこれら相互で反応してしまうこ
とがある。また、プロセス圧力及びプラズマ密度に伴
い、粒子の成長も急速に上昇する。プラズマ衝突におい
て膜の特性を改善するためにはプラズマ密度を高くする
ことが一般に望ましいため、この事は大きな問題点であ
る。
【００１７】このように、ＣＶＤプロセスとＰＶＤプロ
セスの何れも、全ての用途全体に適しているものはな
い。従って、ＰＶＤの許容される電気拡散抵抗を維持し
安定な膜特性を実現しつつ、ＣＶＤの高い共形性及び良
好な充填性を実現する必要がある
【課題を解決するための手段】従って、簡潔に言えば、
本発明は、プラズマからのイオンを衝突させることによ
り、基板上に薄膜を堆積しその特性を向上させる装置及
び方法を提供するものである。基板へ向かうイオン流束
の密度を、基板が衝突を受けるエネルギーとは独立に制
御してもよい。
【００１８】この事は、ここに記載されるように実現さ
れる。基板はＣＶＤチャンバ内の基板支持体上に配置さ
れる。ＲＦソースにより電力を基板支持体に供給し、基
板に負のバイアスを与える。基板上方にはシャワーヘッ
ドがあり、処理ガス及びプラズマガスが、これを介して
導入される。このシャワーヘッドは、整合回路網を介し
て第１のＲＦソースに接続し、あるいは、第２のＲＦソ
ースに接続される。ＲＦ電力の影響下で、プラズマを維
持する正荷電ガスイオンが基板上方で生成する。基板に
負のバイアスを与えることにより、基板へ正荷電イオン
が誘引され、これに衝突し、基板に予め堆積していた膜
の特性を向上させる。
【００１９】この装置は、プラズマ密度を基板へのバイ
アスとは独立に制御することができる。これは、上述の
ようにＲＦ電力でシャワーヘッドを駆動することにより
実現され、この事により、基板への負のバイアスを増加
させずに、プラズマに更に大きなＲＦ電力を結合させる
ことができる。これにより、イオン密度がを高く発生さ
せることができ、イオン流束を高めることができ、この
とき、イオン流束のエネルギーが必然的に上昇すること
はなく、このため、高いエネルギーのイオンが衝突する
ことによる基板へのダメージを最小にすることができ
る。同時に、この新規な方法を用いることにより、プラ
ズマを用いる堆積プロセスでみられるように、粒子成長
速度が高くなるペナルティーを科されずに、プラズマ密
度を高くすることができる。更に、プラズマ密度は基板
表面全体に対して更に均一になる。
【００２０】窒素は、単体でも、又はアルゴンやヘリウ
ム等のプラズマのための不活性なガスと混合して用いて
もよい。好ましくは、チャンバ内及び堆積膜中の炭素汚
染物のレベルを低減するため、窒素対水素の比が３：１
となるように、水素やＮＨ3等の水素含有ガスをプラズ
マガスに添加する。
【００２１】膜の抵抗率及び膜中の汚染物を最小にし膜
の品質を最適にするため、膜堆積操作を、イオン衝突プ
ロセスと交互に行ってもよい。このように、続けて堆積
し「向上」した小膜を形成して、高品質の膜を積み上げ
てもよい。
【００２２】堆積プロセスと向上プロセスとを、１つの
ＣＶＤチャンバ内で基板を取り出さずに行う事が好まし
い。これにより、基板移送により生じる中断時間を最小
にし、移送中の汚染の可能性を低減する。
【００２３】このように本発明は、炭素含有率を減ら
し、導電性を高め、化学的安定性を高め、モルフォロジ
ー及び結晶構造を改善することによってＣＶＤ膜を向上
させるため、窒素−水素 ＲＦプラズマ又は窒素−水素
−アルゴン ＲＦプラズマを利用する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
(概説)概説では、本発明は、窒素−水素プラズマからの
イオンによるパルス状衝突を用いることを基礎とする。
これを用いて、ＣＶＤプロセスで堆積した薄膜の抵抗率
を低減して安定化し、結晶性及び密度を高める。本発明
はこのように、熱ＣＶＤにおいて良好な充填性能、低い
粒子の発生及び低い抵抗率の膜を提供する。
【００２５】(装置)単一のチャンバで堆積と処理とのサ
イクルを実現できるため、この事の利点は、サイクルが
比較的迅速になることであり、このため、ウエハ移送に
しばしば伴う粒子汚染を最小にするばかりでなく、堆積
チャンバと処理チャンバの間のウエハ移送に要する中断
時間を最小にする。
【００２６】図３（ａ）、３（ｂ）及び３（ｃ）は、本
発明に従った堆積装置、ＣＶＤ膜の堆積及びプラズマア
ニールを詳細に例示する。
【００２７】図３（ａ）に示されるように、半導体ウエ
ハ処理装置１１０は、アースに接続された処理チャンバ
１１２を有している。半導体ウエハ１１４はこのチャン
バ内で、陽極酸化アルミニウムのサセプタ１１６上に支
持され、このサセプタは従来からのアルミナセラミック
支持板１１８上に支持されている。支持板１１８、サセ
プタ１１６及びウエハ１１４の組合わせは、カンチレバ
ーアルミナ支持アーム１２２の自由端１２０上に支持さ
れる。支持アーム１２２の固定端１２４は、略垂直方向
可動ステム１２６の上に載置され、これは移転手段１２
８の動作の下、垂直に移転する。従来のクオーツウィン
ドウ１３２を介してチャンバ１１２の内部を照射する従
来のランプ１３０により、チャンバ１１２及びその内容
物が加熱される。装置１１０は更に、およそ従来からの
方法でサセプタの温度を検知する温度測定手段１４０を
有している。
【００２８】加えて、チャンバ１１２とＰＶＤチャンバ
（図示せず）の間のウエハ移送を容易にするため、真空
ポンプ１５７を用いてチャンバ１１２内の圧力を、典型
的には１０-5〜１０-6トールの真空度の高いＰＶＤシス
テムに適合するベース圧まで減圧する。シャワーヘッド
１３６は、サセプタ１１６の上方に配置されており、ア
イソレータ５９によりチャンバ１１２から電気的に絶縁
される。シャワーヘッドには、コンピュータの形態のガ
スコントローラ５０により制御されたガスパネル５２か
ら、略ガス状の処理流体及びプラズマ流体が供給され
る。
【００２９】図３（ｂ）は、別の構成の装置と、アイソ
レータ５９を用いてシャワーヘッド１３６をチャンバ１
１２から電気的に絶縁する様子とを示す。同様に、アイ
ソレータ５７がＲＦ電力接続部をチャンバ１１２から電
気的に絶縁する。
【００３０】図３（ａ）に戻れば、ＣＶＤ操作中は、ガ
スパネルコントローラ５０により、ガスパネル５２はＣ
ＶＤ処理ガスを供給するようになる。この処理ガスは、
ＴＤＭＡＴ等の膜形成前駆体ガスを同伴し、シャワーヘ
ッド１３６を介してチャンバ１１２に導入され、加熱さ
れたウエハ１１４へと移動する。これにより、ウエハ１
１４の上面に材料の薄膜を堆積させる。堆積副生成物を
伴うキャリアガスは、ポンプ１５７によりチャンバから
排出される。プラズマアニール中は、ガスパネルコント
ローラ５０の制御の下、ガスパネル５２により、以下に
述べるような窒素と水素とアルゴンの組合わせ等のプラ
ズマガスが、シャワーヘッド１３６に供給される。
【００３１】ＲＦ電力をサセプタ１１６及びシャワーヘ
ッド１３６に供給するためのＲＦ電源が具備される。Ｒ
Ｆ電源は、整合回路網１４５を介して、サセプタ１１６
及びシャワーヘッド１３６に接続する。この整合回路網
１４５は、従来技術において周知の 抵抗／インダクタ
／キャパシタ の従来型の回路網である。この構成で
は、所定の周波数で電源から与えられる電力を最大にし
且つＲＦ電力をサセプタ１１６とシャワーヘッド１３６
とに分割するため、整合回路網１４５は電源の負荷イン
ピーダンスと同調している。
【００３２】ウエハ上に膜を堆積したすぐ後、好ましく
はウエハをチャンバ１１２から取り出さずに、ウエハは
プラズマからのイオン衝突に晒される。これは、シャワ
ーヘッド１３６を介してチャンバ１１２内に窒素
（Ｎ2） 等のイオン化可能種を導入することにより実現
される。水素ガスも、窒素対水素の比が３：１で導入さ
れる。ＲＦ電力がサセプタ１１６及びシャワーヘッド１
３６に印加され、ガスをイオン化してプラズマ１３５を
形成する。ＲＦ電源は電圧のサイクルを有するため、電
子とイオンは電位の変化に応じてプラズマ１３５中で周
期的に移動する。電子の方がイオンよりもより移動性が
高いため、ＲＦ信号からの電圧サイクルの反復により遂
には、ウエハ１１４の近傍が電子過剰な状態となってし
まう。この事により、ウエハに負バイアス生じる。この
ように、整合回路網１４５のキャパシタンスにより、ウ
エハ１１４とシャワーヘッド１３６の両方に負バイアス
が生じる。動作に際しては、サセプタ１１６は−１００
〜−４００の負バイアス、典型的には−３００の負バイ
アスを獲得し、シャワーヘッド１３６は−１００〜−４
００の負バイアス、典型的には−２００の負バイアスを
獲得する。これは、チャンバの左側に、チャンバ１１２
の端から端までの電位を示す電圧グラフ６６により例示
される。
【００３３】プラズマは正に荷電した窒素及び水素イオ
ンを含有し、これらは、この負バイアスによりウエハ１
１４に向かって加速されその表面を叩く。プラズマ１３
５からのイオン流束によるこのような衝突により、ウエ
ハの膜の高密度化及び安定化が実現され、その抵抗率及
び構造が改善される。イオン流束を増加するには、サセ
プタ１１６及びシャワーヘッド１３６に印加されるＲＦ
信号の位相を変えることにより行ってもよく、あるい
は、シャワーヘッド１３６に印加されるＲＦ電力を増加
させることにより行ってもよい。これによりプラズマ密
度が上昇し、また、イオンが更に多く発生するため、ウ
エハ１１４への衝突に用いることができるイオンが更に
多くなり、膜の性質を向上させる。更に、ウエハでのＤ
Ｃバイアスは、ウエハ支持体５４と流入口５６の間での
電力の分割を変えることにより、プラズマ密度とは独立
して制御してもよい。
【００３４】薄膜を更に向上させるため、上述のように
堆積を「プラズマアニール」と共にサイクル化させても
よい。このように、続けて堆積しプラズマアニールした
小膜とを積み重ねて、膜を形成することができる。
【００３５】本発明の具体例で用いられる整合回路網
は、図３（ｂ）に例示されている。この図では、整合回
路網１４５は、絶縁トランス７０、２つのインダクタ８
０、８２及び３つのキャパシタ７２、７４、７６を備え
ている。絶縁トランス７０は、１次巻線と２次巻線の比
が１：１〜１：４であってもよく、これは典型的には
１：１．２２である。インダクタ８０及び８２の典型的
なインダクタンスは５０μＨであり、キャパシタ７２及
び７６のキャパシタンスは典型的には０．１μＦであ
る。キャパシタ７４のキャパシタンスは典型的には０．
１５μＦである。随意、トランス７０は接地タップ７８
を有していてもよく、これにより、接地タップの位置を
変化させて、シャワーヘッド１３６とサセプタ１１６の
間の電力比を変えることができる。
【００３６】整合回路網を用いて、サセプタ１１６とシ
ャワーヘッド１３６に対して、電力と周波数は同じで位
相が１８０゜ずれたＲＦ信号を供給してもよい。これに
より、サセプタ１１６の負バイアスを制御する能力をも
ちつつ、ＲＦ電力をプラズマに効率よく結合する。プラ
ズマの密度の制御は、サセプタ１１６とシャワーヘッド
１３６とに供給するそれぞれのＲＦ信号の位相シフトを
変えることによりおこなってもよく、あるいは、ＲＦ電
力の分割を変えることにより行ってもよい。分割比及
び、サセプタ１１６とシャワーヘッド１３６とに供給す
るＲＦ信号の位相シフトは、整合回路網１４５における
分割トランス比を修正することにより変えることもでき
る。これを行うためには、比を個々の値に変えるようタ
ップ位置が選択可能なトランスを用い、あるいは連続的
に可変であるトランスを用いて、トランス７０の固定比
を変化させることによってもよい。
【００３７】ＲＦ分割電力構成の具体例は、Sugiyamaら
への標題「チャンバ内部の電極における実際のＲＦ電力
の検出及び制御が可能なプラズマ処理装置」の米国特許
第５,３１４,６０３号と、Ogleらへの標題「プラズマエ
ッチングシステムのための分割位相ドライバ」の米国特
許第４,８７１,４２１号に見出すことができる。
【００３８】図３（ｃ）に描かれる別の具体例では、サ
セプタ１１６及びシャワーヘッド１３６は、それぞれの
整合ボックス１４６及び１４７を介する２つのＲＦ電源
１４３及び１４４により電力が与えられてもよい。この
構成では、別々のＲＦ信号をサセプタ１１６とシャワー
ヘッド１３６へ与え、これらは周波数、位相及び電力が
同じであってもよく同じでなくてもよい。一方の電源か
らのＲＦ信号を用いて、ＲＦ信号の位相を他方の電源か
ら制御してもよい。また、ウエハ１１４を支持しウエハ
１１４の加熱のための抵抗コイル（図示せず）を内包す
るヒータペデスタル１４９を用いる態様が示される。
【００３９】本発明の好ましい具体例では、ＲＦ電力は
分割ＲＦ電力の構成で供給される。ＲＦ電源の供給する
電力は、電力が２００〜７５０ワット、好ましくは３５
０ワット、１００ＫＨｚ〜１３．５６ＭＨｚ、好ましく
は３５０ｋＨｚ、ウエハ支持体５６と流入口５４とに供
給されるＲＦ電力の間の位相シフトは１８０゜である。
別の位相シフトを採用してもよい。
【００４０】ここに記載した分割電力の構成は、サセプ
タ１１６のみをＲＦ電力で駆動する構成に対して有利で
あり、それは、サセプタ１１６にさほど大きな電力で駆
動させずともプラズマ密度を挙げることができる点であ
り、また、ウエハ１１４全面でのプラズマの均一性が著
しく向上し、典型的には５倍向上する。また、分割電力
の構成は、シャワーヘッド１３６のみを駆動する構成よ
りも優れており、何故なら、電力をシャワーヘッドのみ
に印加すれば、シャワーヘッド１３６にイオンが激しく
衝突することになり粒子が発生するからである。更に、
ウエハ１１４のプラズマ処理もほとんど有効ではなくな
る。
【００４１】（部品）予想されるように、処理チャンバ
１０内部の種々の部材の詳細は、従来技術のＣＶＤチャ
ンバのそれらとは異なっている。この主な理由は、従来
技術のＣＶＤチャンバはプラズマ発生に用いる事ができ
ないからである。
【００４２】最も重要な改良点は、ウエハ支持アーム１
２２にあり、この詳細を図４及び図５を参照して説明す
る。サセプタ及び支持アームの縦断面図である図４で
は、ウエハ１１４がサセプタ１１６上に支持されており
ことが示される。サセプタ１１６は、従来技術の「スイ
スチーズ」アルミナセラミック支持板１１８に支持され
ている。薄いクオーツ板１１９が板１１８とサセプタ１
１６の間に配置される。クオーツ板は、サセプタとチャ
ンバ内の他の部品との間のアークを防止する。また、ラ
ンプ１３０からの放射エネルギーに対して透過性を有し
ている。このため、ランプ１３０は急速にサセプタ１１
６を加熱することができる。サセプタ１１６はクオーツ
シールド１５０によって囲まれ、これはアルミナ支持板
１１８上に置かれてサセプタの上方まで伸び、サセプタ
１１６及びウエハ１１４の両方が備わるウエハ受容ポケ
ットを画する。理解されるように、クオーツシールド１
５０は、サセプタ１１６へウエハが出入りする際にウエ
ハ１１４をより容易に受容するため外向きの溝を有する
上エッジを有している。クオーツシールド１５０は、サ
セプタ１１６のエッジをアークからシールドする基本的
機能を有している。
【００４３】処理中は、サセプタ１１６の温度の測定は
それに設置した熱電対１５２により測定される。熱電対
１５２は、窒化アルミニウムシース１５４の中に設置さ
れ、このシースはサセプタ１１６の本体内部にぴったり
とフィットし、熱電対１５２とアルミニウムサセプタ１
１６本体との間を電気的に絶縁する。シース１５４は電
気的抵抗が高いが、熱伝導は良好である。これは熱質量
及び熱慣性は低いため、熱電対１５２と共に用いるには
適している。更に、チャンバ１１２内の処理環境内で化
学的に安定である。
【００４４】熱電対１５２は、導電ケーブル１５６によ
り温度センサ機構１４０に接続される。下記に説明する
ように、熱電対ケーブル１５６がアーム１２０の中心部
を貫通し、チャンバ１１２内で高周波（ＲＦ）エネルギ
ーから電気的に絶縁される。熱電対１５２は、ケーブル
１５６の上に押し付けられている小さなニッケル球１５
８により適所に保持されている。球１５８は、鍵付きセ
ラミック保持要素１６２に形成されたスロット１６０内
に保持されている。鍵付き保持要素１６２は、サセプタ
１１６の下側の中心突出しスタブ１６６に形成されたグ
ルーブ内に差込まれている。この構成により、サセプタ
が支持アームから一旦分離されれば、熱電対を比較的容
易に取り外し交換することを確保する。重要なことは、
この構成でも、熱電対１５２を、サセプタ１１６から電
気的に絶縁しつつ、サセプタ１１６の本体内部に適所に
しっかりと保持することが確保される。
【００４５】１対のボルト１６８を中心スタブ１６６内
にねじ止めして、サセプタを支持アーム１２０に固定す
る。アーム１２０は主に、逆Ｕ字型セラミック部分によ
り構成されている。ボルト１６８がＵ字型部分の水平部
分を貫通している。ボルト１６８のＵ字型部分の水平部
分への過剰な負荷を防止するため、各ヘッドはベルベデ
ルばねワッシャ１７４により水平部分から間隔を開けて
いる。ボルト１６８のヘッドのセラミックＵ字型部分へ
の過剰負荷の防止は重要であり、それはセラミック、特
に断面の薄いセラミックが比較的脆いからである。
【００４６】またこの図では、、アーム１２０に沿って
通過しスタブ１６６のところでサセプタ１１６の下側に
電気的に接続するＲＦ導電ストリップ１８０を示してい
る。ＲＦ導電体１８０は、例えばデュポンエレクトリッ
ク社からの商品名 Ｐｙｒａｌｉｎ で販売される材料等
の、ポリアミドとして知られる高温弾性誘電材料でコー
ティングされている。この Ｐｙｒａｌｉｎ コーティン
グにより、ＲＦ導電体１８０を電気的に絶縁する。更
に、ＲＦ導電ストリップ１８０は、セラミックアイソレ
ータ１８２によりケーブル１５６から電気的に絶縁層さ
れる。更に、逆Ｕ字型部の「脚」により、また更にアイ
ソレータ１８４により、チャンバの内部から絶縁され
る。
【００４７】組み立ての際には、熱電対１５２及び関連
したシース１５４はサセプタ１１６内に挿入される。次
いで、熱電対のリード線１５６がＵ字型部内に供給され
る。サセプタ１１６はボルト１６８によってＵ字型部上
に固定され、アイソレータ１８２がＲＦストリップ１８
０の上方に配置され、これをケーブル１５６から絶縁す
る。ストリップ１８０は次いで、アイソレータ１８２上
に置かれ、その後、アイソレータ１８４がＲＦストリッ
プ１８０の上方に配置される。その後、平坦なセラミッ
クリテーナー（図示せず）が、Ｕ字型部の「脚」の自由
端に近接して形成されたグルーブ１８８に差込まれる。
このリテーナーは、Ｕ字型部１７０の本体内部に配置さ
れた種々の部材に対するリテーナーとして機能する。
【００４８】アーム１２２の固定端１２４は、ステム１
９４に接続されている。ステム１９４は中空のチューブ
で上端で広がってフランジ２１０を画し、ここにアーム
１２２の固定端１２４がボルト２１２によりボルト止め
される。ボルト２１２とセラミック端部１２４の間に過
剰な作用力を防止するため、ボルト２１２と端１２４の
間にそれぞれベルベデルばねシワッシャ２１４を与えて
いる。ステンレス鋼ベローズ２１６がフランジ２１０と
チャンバ１１１２の下壁２１８の間に配置される。これ
らのベローズにより、アーム１２２が垂直方向に上下で
きるようになり、同時に、ステム１９４の周りに、これ
がチャンバ１２の壁を貫いて通過する際のシールを与え
ている。
【００４９】前述の如く、ステム１９４は、中空チュー
ブの形態である。このチューブの内側には、非導電性の
チューブ２２０が配置されている。これは典型的には、
ポリイミド材料製であり、チャンバ１１２と中空中心Ｒ
Ｆ伝導チューブ２２２との間を電気的に絶縁する。この
ＲＦ伝導チューブ２２２はＲＦ電源１４２に接続され、
下記に説明するようにＲＦ導電ストリップ１８０に接続
する。熱電対１５２と温度決定手段１４０の間を導通さ
せるケーブル１５６は、チューブ２２２に形成された中
心孔を下に通過する。
【００５０】図５は、図４と共に、導電ストリップ１８
０とチューブ２２２の間でどのように接続が形成される
かを例示する。図４に表されれているように、チューブ
２２２は上端で広がり、円形のフランジ２２４を画して
いる。ストリップ１８０は図示の如く、円形の導電性フ
ープ２２６内で終了している。アーム１２２を組み立て
る際は、図４に示されるように、フープ２２６をＲＦ伝
導チューブ２２２のフランジ２２４上に配置させる。こ
れにより、ストリップ１８０への必要なＲＦ伝導接続及
びサセプタ１１６への必要なＲＦ伝導接続を与えてい
る。この接続により、アーム１２２の組み立て分解が容
易になる。また、アーム１２２の固定端１２４をステム
１９４のフランジ２１０上に配置しようとするときは、
ある一定の回転自由度（ステム１９４の縦軸の周りの）
も可能にする。
【００５１】これらの部品は、使用可能な様々な構成の
ほんの一部を代表しているに過ぎない。同様に、記載し
た材料が異なっていてもよい。
【００５２】
【実施例】
（使用法）限定のためではない実施例により、本発明の
方法及びこの装置の使用法を、抵抗率を低くし化学的安
定性を高めるためのＣＶＤ堆積窒化チタン膜の処理によ
って例示する。しかし、いわゆる当業者には、本発明は
他のタイプの膜にも同等に適していることが自明であ
り、また、別の方法によって組成を変えることも自明で
ある。
【００５３】第１のステップとして、従来からのＣＶＤ
処理を用いてウエハ１１４上に窒化チタン膜を堆積し、
その後、別のチャンバに移し変える必要なくイオン衝突
を受けさせる。あるいは、窒化チタンを別のチャンバで
ウエハ１１４上に堆積し、堆積後のプラズマアニールの
ためにチャンバ１１２に移送する。
【００５４】標準的な８インチのウエハのプロセスに対
しては、ウエハ１１４をサセプタ１１６上に配置しシャ
ワーヘッド１３６から約０．３〜０．８インチ、好まし
くは０．６〜０．７インチの間隔をとることにより、イ
オン衝突を実施する。イオン衝突のステップの前に予め
堆積した窒化チタン膜の厚さは、５０〜２００オングス
トロームであってもよい。堆積のステップを終了した
後、この堆積が別のチャンバで行われた場合はウエハ１
１４をチャンバ１１２に移送した後、窒素対水素が３：
１の混合物を備えるガスを、窒素流量約３００ｓｃｃｍ
でシャワーヘッド１３６を介してチャンバ１１２へ導入
する。そして、ＲＦ電源により３５０ｋＨｚのＲＦ電力
３５０ワットを整合回路網を介して供給して、サセプタ
１１６とシャワーヘッド１３６への位相が１８０゜ずれ
たＲＦ信号を発生する。
【００５５】上記では、窒素対水素の比が３：１のガス
混合物を用いているが、３：１〜１：２の間であれば何
れの比を用いてもよい。一般に、混合物中の水素の割合
が高くなれば膜の長期安定性が向上する。しかし、プラ
ズマ中水素が過剰になれば、膜中で水素と炭素が結合し
てポリマーを生成し、これにより抵抗率が高くなると予
想される。
【００５６】正荷電窒素及び水素を含有するプラズマ
は、シャワーヘッド１３６とサセプタ１１６とへ供給す
るＲＦ電力の影響を受けて形成される。このプラズマは
典型的には、１０〜３０秒間維持される。上述の如く、
チャンバにはアースがとられている。シャワーヘッド１
３６は−１００〜−４００ボルト、典型的には−２００
ボルトの負バイアスを得る。ウエハ１１４は自己バイア
スを生じ、−１００〜−４００ボルト、典型的には−３
００ボルトの負バイアスを得る。この負バイアス電圧
は、衝突の期間中およそ一定に維持され、この間、プラ
ズマからの正荷電イオンが、ウエハ１１４表面内への電
圧勾配により加速される。これにより、ウエハ表面への
衝突が生じ、５０〜１００オングストロームの深さまで
浸透する。プラズマからのエネルギーをもった中性原子
粒子も、ウエハ１１４に衝突するだろう。
【００５７】イオン衝突の結果、材料の圧縮が生じ、厚
さが基板の温度とプラズマ処理時間及びエネルギーによ
り２０〜５０％縮む。好ましくは、５０〜１００オング
ストローム厚の層を更に、所望により続けて堆積しアニ
ールしてもよい。
【００５８】（反応性材料の組成の改変と窒化チタン中
の抵抗率の低減）上述の如く、従来技術の熱ＣＶＤプロ
セスは、良好なステップカバレージを与え、また、ＰＶ
ＤプロセスやＰＥＣＶＤプロセスに比べて粒子発生は少
ないが、同時に様々な不利益も有している。これらの不
利益のほとんどは本発明により克服できる。上述のイオ
ン衝突の後に得られたアニール済み窒化チタン膜は、数
多くの改良性能を示す。酸素含有率が２０〜２５％であ
ったのが１％未満へと低減し、膜密度は１立方センチメ
ートル当たり３．１グラム（３．１ｇ／ｃｍ3 ）未満で
あったのが約３．９（ｇ／ｃｍ3 ）へと上昇した。膜中
の炭素含有分率が２５％より高かったのが３％未満へと
下がった。膜構造の変化もが生じ、抵抗率は、処理前の
レベル、例えば１０,０００μΩ−ｃｍ から １５０μ
Ω−ｃｍ へと下がった。後で空気、水蒸気又は酸素に
曝露した際は、未処理窒化チタンよりも酸素の吸収が少
なかった。
【００５９】イオン衝突が膜の組成を変えるメカニズム
は知られていない。窒素イオンや水素イオン等のプラズ
マ中の励起種が膜の表面の原子と反応すると考えられて
いる。更に、衝突するイオンやエネルギーを有する原子
は浸透するに充分なエネルギーをもって膜に衝突し、膜
の格子から原子を追い出すこともあり、このとき追い出
された原子は膜から放出される。窒化チタン膜の場合で
は、炭素がチタンカーバイドやその他の炭素含有化合物
として膜に包含される。
【００６０】本発明に従って膜が窒素−水素プラズマに
より処理されれば、イオン等の高エネルギープラズマ種
が窒化チタン膜に衝突してそこにある炭素原子と反応し
炭化水素を生成し、これが膜からガス相へと拡散すると
考えられる。また、衝突する窒素イオンが、膜中に包含
されるようになるだけでなく、膜から炭素原子を放出す
る。また、水素イオンは放出された炭素原子とも反応し
て炭化水素を生成するだろう。そして、揮発性の炭化水
素は真空ポンプによりチャンバ１１２から排気される。
膜中に残留する炭素は比較的安定なカーバイド（？）の
形態で存在する。
【００６１】正味の効果は、膜中に存在する窒化チタン
の割合がこのように上昇し、炭素及び酸素の割合が低減
することである。更に、プラズマ生成ガスに水素を添加
することにより、イオン衝突により膜から放出され処理
チャンバの内側をコーティングする炭素の量が、著しく
低減されることが見出された。この炭素コーティング
は、チャンバのインピーダンスを変えてしまい、このた
めプラズマの正確な制御が困難になるという不利益を有
している。水素と炭素で炭化水素を生成する自明の反応
は、チャンバ内側で著しく低減される。このことは、ク
リーニング操作とクリーニング操作との間にチャンバを
使用できる回数を増やすことができるため、大きな利点
である。
【００６２】図６（ａ）は、二酸化珪素層の上に１００
オングストロームの厚さの窒化チタン膜を、続けて堆積
しアニールすることにより形成した、窒化チタン膜に対
する、オージェ電子分光深さプロファイルである。この
図から理解されるように、炭素と酸素の含有率は膜の大
部分で均一であり、炭素は９原子％未満、酸素は２原子
パーセント未満である。この窒化チタン膜の抵抗率は、
約２５０ μΩ−ｃｍである。
【００６３】図６（ｂ）に示されるように、５０オング
ストロームの層を堆積することにより更に向上させるこ
とができる。この図は、二酸化珪素層の頂部の上に５０
オングストロームの厚さの窒化チタン膜を、続けて堆積
しアニールすることにより形成した、窒化チタン膜に対
する、オージェ電子分光深さプロファイルである。ここ
でも、炭素と酸素の含有率は膜の大部分で均一であり、
炭素は３原子％未満、酸素は１原子パーセント未満であ
る。１００オングストロームのプロセスに比べて、チタ
ンと窒素の割合は高かった。この膜の抵抗率は、約１８
０ μΩ−ｃｍである。
【００６４】このように本発明に従って処理した窒化チ
タン膜は、以前生成したＣＶＤ窒化チタン膜に比べて安
定でありバルク抵抗率も非常に低い。また、空気中に数
日置いた結果に示されるように、このような膜は、雰囲
気酸素の存在においても化学的に安定である。シート抵
抗率は約２％上昇しただけであり、即ちチャンバから取
り出し他のチャンバへと移送する際に窒化チタンを雰囲
気中から保護する必要がないということであり、また、
窒化チタンを含有するデバイスの長期安定性も向上す
る。
【００６５】また、本発明は欠陥密度の非常に低い膜を
生成する。上述のプロセスに従って続けて堆積しアニー
ルする窒化チタン膜が、１バッチ２０００枚のシリコン
ウエハに形成された。欠陥のサイズが０．２５ミクロン
よりも大きい場合、膜中の欠陥密度はおよそ０．０６ｃ
ｍ-2であり、他方、プラズマアニールしないＣＶＤ窒化
チタン膜で０．２ミクロンよりも大きな欠陥サイズに対
して約０．０４ｃｍ-2である。
【００６６】また、ウエハ２０００枚の試行により、こ
のプロセスの良好な再現性が示され、これはウエハ１０
００枚に対するシート抵抗率の標準偏差が約２．５％で
あった。これは、炭素不純物を変換して揮発性でチャン
バから排気される炭化水素にする水素が、プラズマ中に
存在することによるものと考えられる。上述の如く、こ
の理由により、プラズマの生成に影響を与え得る高イン
ピーダンスの炭素堆積物のチャンバ内への蓄積を低減す
る。
【００６７】本発明を用いた同様の方法により、他の材
料で形成された膜の組成を変えることもできると考えら
れる。膜に包含させることにより、あるいは膜に存在す
る不純物と反応させることにより、膜の化学的組成を変
える目的でガスをプラズマに添加してもよい。例えば、
ＮＨ3及びＣＨ4を用いてもよい。
【００６８】本発明に従って処理した窒化チタン膜は、
優れたステップ共形性を有し、これは典型的には、アス
ペクト比４〜５の０．３５ミクロンのデバイス構造体で
７０％以上である。
【００６９】（膜のモルフォロジーの改質）本発明を用
いて、有利な方法で膜のモルフォロジーを改質してもよ
い。粒配向均一性を向上するため、薄いバリア材料を本
発明のイオン衝突させてもよい。その下の粒の配向が次
に堆積する層の配向に影響を与えるため、本発明では、
下層の結晶構造及び／又は成長配向を変えることによ
り、その次に堆積する層のモルフォロジーを改質し向上
する能力が与えられる。
【００７０】厚さ５０オングストローム未満の薄い核発
生インターフェース層を堆積し、これに高密度イオン衝
突を作用させて改質し、次いで標準的な技術によりバル
クないし残りの膜を堆積することにより、多数の層のモ
ルフォロジーを制御することが可能である。その上の層
の構造は、その下の予め改質した層の構造に影響を受け
ることになる。
【００７１】これは図７を参照して例示することができ
る。窒化チタン膜に対しては、好ましい結晶配向は＜２
００＞である。プラズマへの水素の添加により、結晶性
を更に高めることで膜を改善できることが推量される。
図７は、シリコンウエハ上に堆積した厚さ１０００オン
グストロームの従来技術のＣＶＤ窒化チタン層のＸ線回
折反射角走査の図である。＜２００＞方向に配向した粒
の数を示す曲線上の点が、ラベル３００で示される。こ
のグラフからわかるように、明確なＴｉＮ＜２００＞ピ
ークは見られない。このことは、従来技術ＣＶＤ膜を用
いた形成した膜にＴｉＮ＜２００＞の結晶性は弱いこと
を示している。
【００７２】図８は、本発明に従ってシリコンウエハ上
に堆積し処理した厚さ１０００オングストロームのＣＶ
Ｄ窒化チタン層のＸ線回折反射角走査の図である。この
回折パターンは、ラベル３６０に指示されるように、好
ましい配向（＜２００＞）が顕著に上昇していることを
示している。４０〜４５のインターバルで、＜２００＞
方向附近にもっと多くの粒が存在している。更に、図７
のピーク３１０は、図８では著しく低くなっている。
【００７３】（結論）ＣＶＤ堆積膜のプラズマアニール
によって本発明を説明してきたが、本発明をＰＶＤ堆積
膜に適用できることは当業者には自明である。本発明
は、ＣＶＤプロセスの利点とＰＶＤプロセスの利点を組
合わせるものである。
【００７４】ここまで特定の具体例により本発明を説明
してきたが、当業者には本発明の変更や変形が自明であ
ることが予想されよう。更に、熱ＣＶＤチャンバを用い
て本発明を主に説明してきたが、ここにある部品や方法
はプラズマ堆積やその他の処理操作への使用に等しく適
している。従って、特許請求の範囲はこのような変更や
変形は本発明の真の思想及び範囲の中に含まれるとして
カバーされると解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、半導体デバイス
の理想化し写実的な断面を示す断面図である。
【図２】トレンチを有する基板上に層を堆積するところ
を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明を例示する処理チャンバ
の模式的な図であり、付随するグラフは装置の種々の地
点における電位を示している。図３（ｂ）は、本発明の
実施に用いる処理チャンバに接続したＲＦ整合回路網の
模式的な図である。図３（ｃ）は、本発明の実施に用い
られる処理チャンバに接続した交流ＲＦ電力構成体の模
式的な図である。
【図４】図３（ａ）のチャンバのサセプタ及び支持アー
ムの縦断面図である。
【図５】図４のアーム内に配置されたＲＦ電力ストリッ
プのコネクタの詳細を示す模式的な図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明に従い、二酸化珪素の上
部に厚さ１００オングストロームで、堆積窒化チタン層
とアニール窒化チタン層を続けて形成した窒化チタン膜
の、オージェ電子分光の深さ分布の図である。図６
（ｂ）は、本発明に従い、二酸化珪素の上部に厚さ５０
オングストロームで、堆積窒化チタン層とアニール窒化
チタン層を続けて形成した窒化チタン膜の、オージェ電
子分光の深さ分布の図である。
【図７】シリコンウエハ上に厚さ１０００オングストロ
ームで堆積した従来技術のＣＶＤ窒化チタン層のＸ線回
折反射角走査の図である。
【図８】本発明に従いシリコンウエハ上に厚さ１０００
オングストロームで堆積し処理したＣＶＤ窒化チタン層
のＸ線回折反射角走査の図である。
【符号の説明】
１０…半導体ウエハ、１２…トレンチ、１４…原子、１
６…トレンチのコーナー、１８…メタル薄層、２０…ボ
イド、５０…ガスコントローラ、５２…ガスパネル、５
７，５９…アイソレータ、７０…絶縁トランス、７２，
７４，７６…キャパシタ、７８…接地タップ、８０，８
２…インダクタ、１１０…半導体ウエハ処理装置、１１
２…処理チャンバ、１１４…半導体ウエハ、１１６…サ
セプタ、１１８…支持板、１２０…支持アーム自由端、
１２２…支持アーム、１２４…支持アーム固定端、１２
６…可動ステム、１２８…移転手段、１３０…ランプ、
１３２…クオーツウィンドウ、１３５…プラズマ、１３
６…シャワーヘッド、１４０…温度測定手段、１４５…
整合回路網、１５０…クオーツシールド、１５２…熱電
対、１５４…シース、１５６…導電ケーブル、１５７…
真空ポンプ、１５８…ニッケル球、１６０…保持要素、
１６６…スタブ、１６８…ボルト、１７０…Ｕ字型部、
１８０…導電ストリップ、１８２…アイソレータ、１８
８…グルーブ、１９４…ステム、２１０…フランジ、２
１２…ボルト、２１６…ベローズ、２２０…チューブ、
２２２…チューブ、２２４…フランジ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/8238 Ｈ０１Ｌ 27/08 ３２１Ｆ 27/092 (72)発明者 マーヴィン ラオ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， シンシア レーン 1025 (72)発明者 チー チェーン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， ノルウッド ドライヴ 20110 (72)発明者 エリック エングルハート アメリカ合衆国， カリフォルニア州， パロ アルト， ホーマー アヴェニュー 435 (72)発明者 ロデリック シー． モーズリー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， プレザントン， ダイアヴィラ アヴェニ ュー 4337 (72)発明者 カール エー． リタウ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， パロ アルト， ブライアント ストリー ト 3278 (72)発明者 イヴォ ラージマーカーズ アメリカ合衆国， アリゾナ州， フェニ ックス， イー． ビッグホーン アヴェ ニュー 2741

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に膜を処理する方法であって、
    （i)基板上に材料の層を堆積するステップと、(ii)イオ
    ンを含有する環境に該層を曝露するステップと、(iii)
    該層に電気的バイアスを与えて、該環境からのイオンを
    該層に衝突させるステップとを有する方法。
  2. 【請求項２】 イオンを含有する環境に該層を曝露する
    該ステップが、該層の近傍にプラズマを発生させる小ス
    テップを含む請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 該プラズマが、少なくとも水素と窒素と
    のイオンを含有する請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 堆積の該ステップと、曝露の該ステップ
    と、バイアスの該ステップとが、単一の処理チャンバ内
    で基板を取り出さずに行われる請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 該プラズマがアルゴンを含む請求項４に
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 堆積の該ステップが、化学気相堆積を用
    いて行われる請求項４に記載の方法。
  7. 【請求項７】 該膜が、メタロ−有機化合物の熱分解又
    は化学反応により堆積する請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 該膜が窒化チタンである請求項７に記載
    の方法。
  9. 【請求項９】 堆積の該ステップでは該膜の厚さよりも
    薄い厚さを有する層を堆積し、堆積の該ステップと曝露
    の該ステップとが繰り返しサイクルで行われて膜を形成
    する、請求項４に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 該層がプラズマの第１の側の上の第１
    の面を画し、該方法は更に、(i)第１の面に平行で且つ
    これから間隔をおく第２の面を画する導電体を与えて、
    該第１の面と該第２の面との間にプラズマが発生するよ
    うにするステップと、(ii)該導電体にバイアスを与え
    て、電界を変えるステップとを有する請求項２に記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 該層と該導電体とがそれぞれ、１８０
    ゜位相がずれるサイクルでバイアスが与えられる請求項
    １０に記載の方法。
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