JPH10144628A - 薄膜の改良堆積法 - Google Patents

薄膜の改良堆積法

Info

Publication number
JPH10144628A
JPH10144628A JP9221862A JP22186297A JPH10144628A JP H10144628 A JPH10144628 A JP H10144628A JP 9221862 A JP9221862 A JP 9221862A JP 22186297 A JP22186297 A JP 22186297A JP H10144628 A JPH10144628 A JP H10144628A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
wafer
gas
chamber
deposition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9221862A
Other languages
English (en)
Inventor
Chaan Chii
チャーン チイ
Chang Wei
チャン ウェイ
Ryao Marvin
リャオ マーヴィン
Men Chiyu Tsuen Jienifuaa
メン チュ ツェン ジェニファー
Chan Mei
チャン メイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JPH10144628A publication Critical patent/JPH10144628A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C23C16/463—Cooling of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体処理装置におけるウェーハ表面温度の
制御及び安定化を改良する方法及び装置を提供するこ
と。 【解決手段】 ウェーハ温度の制御及び安定化を改良す
ることで半導体処理チャンバ内で堆積される薄膜特性を
改良する方法及び装置。ウェーハは、処理チャンバ内で
従来方法を用い操作温度に加熱され、その後ヘリウム
（He）又は水素（H2）等の高熱伝導率ガスがウェーハ上
を通され実施プロセスの所望温度に冷却される。次にガ
ス流量を調節してウェーハ温度を安定化しその温度変動
を減少させる。次に処理ガスがチャンバ内に導入され、
ウェーハ上への堆積が開始される。正しいウェーハ温度
を維持すると堆積膜のステップカバレッジ及び形状追従
性が改良される。堆積ステップはプラズマアニール等の
後処理ステップを伴うことができ、この場合冷却ガスは
プロセスに適した別のガスに変更され、冷却ガスの流れ
はプロセスに望ましい温度になるよう調節される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【発明の分野】本発明は、半導体ウェーハ上に形成され
る薄膜の改良に関する。より詳細には、ウェーハ表面温
度の制御及び安定化の改良によって、半導体処理チャン
バ内で堆積される薄膜の特性を改良する方法及び装置に
関する。
【０００２】
【背景】半導体デバイスの製造は、半導体ウェーハ上に
様々な材料の層を堆積させることを要する。これは通
常、処理装置の堆積チャンバ内で行なわれる。ウェーハ
上に諸材料からなる層を堆積させる方法には、化学的気
相成長（ＣＶＤ）、蒸着、エピタキシー、スパッタリン
グ等の幾つかの方法がある。堆積される材料には、シリ
コン、二酸化シリコン、アルミニウム、チタン及び窒化
チタンがある。
【０００３】チップ密度が高まり、半導体プロセスが縮
む（shrink）につれて、製造品質は益々重要となる。特
に、所望の電気的特性や障壁品質を達成するためには、
堆積膜の組成、構造及び安定性は、注意深く制御されな
ければならない。これは、半導体ウェーハ処理における
窒化チタン（ＴｉＮ）薄膜の形成に関する考察により説
明できる。
【０００４】窒化チタン膜はＣＶＤプロセスによって製
作され、Ｔｉ（ＮＲ2）4、つまりテトラキス（ジアルキ
ルアミド）チタン（ここでＲはアルキル基）等の有機金
属チタン化合物を始動物質とする。例えば、Ｔｉ（Ｎ
（ＣＨ3）2）4の化学式を持つテトラキス（ジメチルア
ミド）チタン（ＴＤＭＡＴ）を用いるのが一般的であ
る。この化合物は容易に分解して、約０．１ないし１０
０Ｔｏｒｒの真空下で、比較的低温の２００〜６００℃
で窒化チタンを堆積させる。従って、ＴＤＭＡＴは、上
記の温度、圧力が一般的となっているＣＶＤチャンバ内
の窒化チタンの熱堆積に適している。
【０００５】代替として、遠隔に発生した反応種（reac
tive species）、例えばアンモニア、窒素、水素又はヒ
ドラジンからのフリーラジカルと化合物を反応させるこ
とによって、窒化チタン膜を堆積してもよい。また、反
応及びその後の堆積を促がすのにプラズマを用いるプラ
ズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスで膜を堆積する
こともできる。このプロセスは、ＰＥＣＶＤがプラズマ
からの荷電粒子のエネルギーを利用して反応を開始させ
るのに対し、熱ＣＶＤプロセスは基板の温度上昇を利用
して反応を開始させる点で、熱ＣＶＤプロセスと区別で
きる。
【０００６】窒化チタン膜の熱ＣＶＤ堆積には、堆積速
度が良好であり、段付き形状部の形状追従性（conforma
lity）及び被覆性（coverage）が良好であり、欠陥密度
が低いという利点があり、その結果、窒化チタン層は優
れた障壁特性を有することとなる。しかしながら、ＴＤ
ＭＡＴを用いるようなプロセスにおいては、窒化チタン
膜の固有抵抗は高くかつ不安定であるので、固有抵抗を
低下させかつ安定化させるための堆積後処理、例えばプ
ラズマ衝撃（plasma bombarding）が必要となる。この
プラズマ衝撃は、米国特許出願第０８／３３９，５２１
号、第０８／５６７，４６１号、および第０８／４９
８，９９０号に記載され、その内容は本明細書に引用し
て組み入れられる。このプラズマ衝撃プロセスにおいて
は、ウェーハ上の膜は、イオンを含むプラズマ雰囲気に
曝される。次いで、これらのイオンは電場又は磁場によ
ってプラズマの外へ加速されて膜面／ウェーハ面を打撃
する。これらの衝撃イオンは、自ら膜の中に埋没し、お
よび／または「アニーリング」型の作用で膜を打撃す
る。これらの事象のいずれか一方、または両方によって
膜の品質は実質的に改良される。
【０００７】熱ＣＶＤ堆積とともに他の種類のプロセス
を使うこともできる。上記プラズマ衝撃プロセスにはよ
くあることだが、このプロセスは、単一のＣＶＤ堆積チ
ャンバ内で連続堆積ステップと交互に行うことができ
る。これによってチャンバからチャンバへのウェーハ移
送をする必要がなくなり、製造装置の信頼性及び生産性
が向上するとともに、粒子汚染の可能性も減少する。
【０００８】このようなプラズマ衝撃プロセスは、堆積
プロセスに理想的なウェーハ表面温度とはかなり異なる
最適操作温度を有するかもしれない。このことにより、
チャンバの安定条件下で、異なる処理ステップでのウェ
ーハ温度を良好に制御することが必要となる。ウェーハ
表面とチャンバ条件の折衷的な温度制御を行うと、処理
品質に悪影響が生じる。代替として、チャンバは、当該
チャンバ内で１つ以上の処理ステップに対して単一の準
最適温度に保つこともできる。
【０００９】従って、ウェーハ表面温度をチャンバ温度
から独立して制御する能力が必要とされている。
【００１０】図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、理想
化された集積回路の断面と、代表的な実物の集積回路の
断面を示す。図１（ａ）と（ｂ）の比較から分かるよう
に、実際の集積回路の形状は直線的又は平担ではない。
これにより、実際の集積回路の電気的特性が設計パラメ
ータから外れ、回路の挙動に悪影響が生じることがあ
る。
【００１１】更に、ウェーハの段付き表面のために、溝
の外側コーナーと上部壁に盛上り（build-up）が生じ
る。この盛上りは、溝を横断してこれを閉鎖し、その基
部にボイドを形成しうるオーバーハング（overhang）の
原因となる。また、壁の間の間隔が小さい場合（例えば
１．６μｍ未満）、壁の間の領域における溝フロア部
で、堆積される金属層はより薄くなる。堆積膜の形状追
従性を計るひとつのパラメータは底部ステップカバレッ
ジであり、この底部ステップカバレッジは、バイア（vi
a）又はコンタクトホールの底部の膜厚をウェーハ表面
の膜厚で除した比として定義される。ステップカバレッ
ジが低いと、バイアの不十分な充填の原因となるオーバ
ーハングが起こる。
【００１２】この状態を図２（ａ）及び（ｂ）に示す。
図示されるように、半導体ウェーハ１０は、金属層堆積
前の処理中にその表面に形成された溝を有している。こ
の溝内の材料堆積は不均一であり、溝は完全には充填さ
れていない。それよりも、溝は、その底部で材料１８の
薄い層を有しているのに対し、その上部壁は厚くなって
いる。堆積が続けられるにつれて、両壁の盛上り部分は
互いの方向に「成長」して、溝の底部へのプロセスガス
の移動が減じられ、これにより溝底部への材料の堆積が
更に減少する。盛上り部分は結局、接触して溝の未充填
内部を閉じ、溝１２中にボイド２０を形成させ、これに
よりメタライゼーションステップ中の溝の金属充填が妨
げられる。たとえ溝が盛上り部分によって閉鎖されない
場合でも、不完全なステップカバレッジによって、図２
（ｂ）に示すように、後続のメタライゼーションステッ
プ中に「キーホール」２１が形成される可能性がある。
【００１３】図２（ａ）及び（ｂ）に示す問題は、ＰＶ
Ｄプロセスに共通するものである。しかし、この問題
は、ＣＶＤプロセスでも起こる可能性がある。ＣＶＤプ
ロセスにおける堆積速度は、ウェーハ表面の温度に大き
く依存する。一般的に、表面温度が高い程、堆積速度は
大きい。ＣＶＤプロセスにおいて、高い底部ステップカ
バレッジを達成するために、チャンバ温度を理想温度よ
り高い温度に（堆積前又は堆積後のステップ／プロセス
を行うために）保持しなければならない状況では、大部
分のＣＶＤ堆積は、溝又はバイア／ホールの上部で起こ
る。底部では、堆積不足が起こり、図２（ａ）及び
（ｂ）に示される構造をもたらす。
【００１４】ＣＶＤ堆積速度を遅くするためにウェーハ
温度を低下させることは有用であるが、これは、堆積前
後のステップのためには必ずしも実際的ではない。
【００１５】プラズマ衝撃のようないくつかのプロセス
は温度変化に敏感であり、結果は処理中の基板温度に大
きく依存し、堆積前後の処理ステップは、基板温度に影
響を及ぼす支配的要因となる。
【００１６】従って、半導体処理装置におけるウェーハ
表面温度の制御及び安定化、特に、堆積前後のプロセス
に悪影響を与えない制御及び安定化を改良するための方
法及び装置が必要とされている。
【００１７】
【発明の概要】本発明は、半導体ウェーハ上に形成され
る薄膜の改良に関する。より詳細には、ウェーハ表面温
度の改良された制御及び安定化によって、半導体処理チ
ャンバ内で堆積される薄膜の特性を改良するための方法
及び装置に関する。
【００１８】従って、本発明は、要するに、基板上に薄
膜を堆積させるとともに、基板温度を制御しかつ安定化
させてその最適レベルに保持することによって堆積品質
を改善する装置及び方法を提供する。更に、本発明は、
チャンバの温度を変化させる必要もなく、ウェーハの表
面温度を急速に変化させる能力を提供する。
【００１９】具体例によって以下に説明すると、ウェー
ハ形状の基板は、ＣＶＤチャンバ内の基板サポート上に
載置され、チャンバがパージされた後、そのチャンバ及
び基板サポートは、抵抗ヒーター、赤外線ランプ又は他
の加熱手段を用いて操作温度まで昇温される。ウェーハ
上には、実施されるプロセスに対して望ましい温度まで
その表面を冷却するために、ヘリウム（Ｈｅ）や水素
（Ｈ2）等の高い熱伝導率を持つガスが通される。次い
で、ウェーハ表面の温度を安定化して表面温度の変動を
減少させるように流量が調節される。チャンバ内には処
理ガスが導入され、ウェーハ上への堆積が開始される。
正しいウェーハ表面温度が維持されると、堆積される膜
のステップカバレッジ及び形状追従性が改良される。
【００２０】上述した例を更に延長すると、堆積ステッ
プに続いて、プラズマ衝撃のような処理後ステップが行
なわれる。この場合、プロセスは、異なる処理ガスの組
合せで、異なる所望温度で行なわれる。その所望温度
は、プラズマの反応性を高めるばかりでなく、長期間に
わたるプロセスの安定性を与える。
【００２１】堆積ステップは、当該堆積ステップと異な
る温度を必要とする堆積前ステップによって先行される
場合もある。プロセスに適した冷却ガスが、ウェーハ表
面を所望温度にする流量で導入される。温度が安定する
ように流量が調節されて堆積前プロセスが開始される。
【００２２】このような方法で、異なる最適プロセス温
度をもつ多重プロセスが、チャンバ及び基板サポートの
温度を変更する必要もなく同一チャンバ内で実行するこ
とができる。これにより、別のチャンバへのウェーハ移
送から生じる過渡時間が最小にされると共に、移送中の
汚染の可能性が低減される。更に、チャンバ温度及び基
板サポート温度が変更及び安定化されるのを待機するこ
とによる過渡時間が短縮される。
【００２３】このように、本発明は、高い熱伝導率を持
つガスを利用して、ウェーハ表面温度を制御し、同一チ
ャンバ内で多重プロセスが実行されることを可能にしつ
つ改良された表面温度制御及び安定化を与えることによ
って、ＣＶＤ及び他の膜形成を強化する。
【００２４】
【詳細な説明】
【概要】概略的に言うと、本発明は、熱ＣＶＤ処理の直
前にウェーハの表面温度を下げるかさもなければ制御す
るために水素やヘリウム等の高い熱伝導率を持つガスを
用いることに基づくものである。ウェーハの表面温度を
制御しかつ安定化させ、ウェーハを、実行されるプロセ
スについての所望温度に維持するには、水素等の冷却ガ
スの流れが用いられる。このようにして、本発明は、ウ
ェーハの温度を局所的に制御し、過渡時間の短縮という
付随的利点を与え、堆積による底部ステップカバレッジ
及び形状追従性を改善し、堆積前後のプロセスによる処
理結果を改良する。
【００２５】本発明は、昇温状態に維持しなければなら
ない環境において、いかなる理由であってもウェーハ温
度を局所的に制御するのに用いることができる。冷却ガ
ス及びその流量は、同一チャンバ内の異なるプロセスに
合わせて変更もでき、従って、単一のチャンバ内におい
て、各プロセスに対して異なるウェーハ表面温度で多重
連続プロセスを実行することができる。別のチャンバへ
のウェーハ移送やチャンバ温度の変更に要する過渡時間
は最小化され、プロセスは、改善された結果を得るため
に最適温度で実行することができる。更に、単一のチャ
ンバ内で多重プロセスを行うことができるので、チャン
バ間のウェーハ移送に頻繁に伴われる粒子汚染が削減さ
れる。
【００２６】次に、本発明を熱ＣＶＤ処理装置に適用し
て説明するが、本発明の原理及び方法は、ウェーハ表面
温度の制御が望まれる他種類の処理に適用できることが
理解されるべきであろう。
【００２７】
【装置】図３（ａ）、３（ｂ）、図４及び図５は、本発
明の一実施態様におけるＣＶＤ装置の幾つかの例をより
詳細に示すものである。
【００２８】図３（ａ）に示すように、半導体ウェーハ
処理装置１１０は処理チャンバ１１２を備えている。こ
のチャンバ内には、陽極処理アルミニウムサセプタ１１
６上に半導体ウェーハ１１４が支持され、このサセプタ
は、従来からあるアルミナセラミック支持プレート１１
８によって支持されている。支持プレート１１８、サセ
プタ１１６及びウェーハ１１４の結合体は、アルミナ製
の片持式支持アーム１２２の自由端１２０に支持され
る。支持アーム１２２の固定端１２４は、略垂直な可動
ステム１２６に取り付けられ、そのステムは、変位機構
１２８の作動によって垂直に変位可能となっている。チ
ャンバ１１２及びその内容物は、一般的な石英窓１３２
を介してチャンバ１１２内部を照射する一般的なランプ
１３０によって加熱されるが、抵抗加熱される基板サポ
ート（図示せず）が用いられてもよい。装置１１０は更
に、従来方法でサセプタやヒーターペデスタルの温度を
検知する（従ってウェーハ温度を測定する）温度測定手
段１４０を備えている。
【００２９】更に、チャンバ１１２内の圧力を減少させ
るために真空ポンプ１５７が用いられる。サセプタ１１
６の上方にシャワーヘッド１３６が配置される。このシ
ャワーヘッド１３６には、コンピュータの形態をなすガ
スコントローラ５０で制御されるガスパネル５２から、
通常はガス状のパージ用流体、冷却用流体及び処理用流
体が供給される。
【００３０】図３（ａ）に戻って説明すると、ガスパネ
ルコントローラ５０によって、ガスパネル５２は、パー
ジガスをシャワーヘッド１３６を通してチャンバ１１２
に供給する。その後、本発明により、ガスパネルコント
ローラ５０によって、ガスパネル５２は、水素やヘリウ
ム等の冷却ガスをシャワーヘッド１３６に供給する。こ
れらのガスは、ポンプ１５７によってチャンバ１１２か
ら排気される。ＣＶＤ操作中、チャンバ１１２内には、
ＴＤＭＡＴ等の膜形成前駆体ガスを運ぶ処理ガスがシャ
ワーヘッド１３６を通して導入され、加熱されたウェー
ハ１１４まで移送される。これによって、ウェーハ１１
４の上面に材料の薄膜が堆積する。堆積副生成物を伴う
キャリアガスは、ポンプ１５７によってチャンバから排
気される。
【００３１】更に、異なるウェーハ表面温度の処理操作
が要求される場合、ガスパネルコントローラ５０によっ
て、ガスパネル５２は、必要な流量及び必要な種類の冷
却ガスをシャワーヘッド１３６に供給する。その後、流
れは、所望の温度を維持するよう調節され、更なる処理
ガスがシャワーヘッド１３６に供給される。例えば、図
３（ｂ）の装置においてプラズマ衝撃が堆積と交互に行
われてもよい。
【００３２】図３（ｂ）の装置は、図３（ａ）の装置と
類似しているが、プラズマで使用するために若干変更さ
れている。処理チャンバ１１２はアースに接続され、シ
ャワーヘッド１３６は絶縁体（図示せず）によってチャ
ンバ１１２と電気的に絶縁されている。シャワーへッド
１３６及びサセプタ１１６は、その両者の間に、電力の
分割も行うマッチング回路１４５を介して高周波電源１
４２に電気的に接続されている。この装置の更なる詳細
は、先に引用した米国特許出願第０８／５６７，４６１
号及び第０８／４９８，９９０号により理解できる。
【００３３】堆積終了後で堆積膜のプラズマ衝撃の開始
前に、ウェーハ１１４の温度をプラズマ衝撃プロセスの
最適温度まで上げることを可能とするために、ガスの流
量及び種類が調整される。一旦所望のウェーハ表面温度
に達すると、ウェーハ１１４を一定温度に維持するよう
に冷却ガスの流れが調整され、その後プラズマ衝撃が開
始される。プラズマ衝撃中、プラズマガス、例えば窒
素、水素、アルゴン及び他の希ガスの組合せが、ガスパ
ネルコントローラ５０の制御下でガスパネル５２によっ
てシャワーヘッド１３６に供給される。
【００３４】図３（ｃ）は、若干異なる処理チャンバ１
１２と共に、ガスパネル５２をより詳しく示すものであ
る。このガスパネル５２は、リアクタ１１０の操作に用
いられるガス用のいくつかの供給装置を含む。図には４
個のガス供給装置２４、２６、２８、３４が示されてい
るが、アルゴン、塩素、ヘリウム、水素、窒素、シラン
及びＴＤＭＡＴのような所望のガスを供給するために、
如何なる数のガス供給装置が用いられてもよい。処理ガ
スは、水素、ヘリウム、アルゴン又は窒素のようなキャ
リヤガスと混合されてもよい。ガスパネルコントローラ
５０は、ガスパネル５２に接続され、常時閉（ＮＣ）エ
アバルブを作動させてそれぞれのガス流をオン・オフす
る。
【００３５】ヘリウム等のガスが、フィルタ２４ａ及び
手動バルブ２４ｂを通して、ガス供給装置２４からマス
フローコントローラ２４ｃまで供給される。次いでこの
ガスは、ガスパネルコンローラ５０によって制御される
と共にチャンバ１１２の方向の流れだけを許容するＮＣ
エアバルブ２４を通過する。ガスはシャワーヘッド１３
６の孔２０を通ってチャンバに入る。他のガスは、他の
ガス供給装置２６、２８及び３４から同様の方法で供給
される。ガスパネル５２からのガスの流れは、バルブ３
２で遮断することができる。
【００３６】薄膜を更に改良するために、堆積をプラズ
マ衝撃とともに繰り返してもよい。次に、高熱伝導率の
ガス流量は、前述したような堆積プロセスに最適なウェ
ーハ表面温度をもたらすように調整されてもよい。この
ようにして、膜は、連続的に堆積されかつプラズマ衝撃
を受けたサブフィルムから成長することができる。
【００３７】
【使用法】非制限的な例によって、本発明の方法及び本
装置の使用について、窒化チタン膜の熱ＣＶＤ堆積、及
び固有抵抗を低下させかつ化学的安定性を改善するため
の窒素／水素高周波プラズマによる堆積膜の堆積後プラ
ズマ処理により説明する。このプロセスは、以下ＣＶＤ
ＴｉＮｘＰプロセスと称することとし、このプロセス
を実施するのに適した装置は、アプライドマテリアルズ
社（Applied Materials）製のプリシジョン５０００（P
recision 5000）である。アプライドマテリアルズ社製
センチュラ（Centura）チャンバ又はエンデュラ（Endur
a）チャンバも適当である。しかし、本発明は、専用チ
ャンバにおける単一プロセス又は単一チャンバやマルチ
チャンバにおける多重プロセスとして行う他の装置及び
他種類のプロセスに対しても同様に適していることは当
業者であれば自明であろう。
【００３８】図４は、プラズマ衝撃での２サイクルのＣ
ＶＤ ＴｉＮプロセス用のプロセス処理表を示すもので
ある。標準の８インチウェーハプロセスにおいては、処
理装置において通常のようにウェーハ移送ブレード（図
示せず）によってウェーハ１１４がチャンバ１１２内に
移送される。チャンバ１１２は、アルゴン、窒素及びヘ
リウム等のパージガスを用いた従来からある方法でパー
ジされる。チャンバ１１２及びサセプタ１１６は４５０
℃まで加熱される。これは、後のプラズマ衝撃ステップ
に通常的に要求される温度である。次いで、ガスパネル
コントローラ５０がガスパネル５２を作動させて８００
ｓｃｃｍのヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給し、ウェーハ表
面温度を３５０〜３７０℃まで冷却する。このチャンバ
１１２には４００ｓｃｃｍのアルゴンパージガスが供給
される。所望温度に達すると、ヘリウムの流量は２００
ｓｃｃｍまで低下され、ヘリウムキャリアガスを伴った
ＴＤＭＡＴが２００ｓｃｃｍの流量で導入される。ＴＤ
ＭＡＴは、加熱されたウェーハ表面と接触すると、分解
してウェーハ１１４上に窒化チタンを堆積させる。
【００３９】堆積終了時、ガスパネルコントローラ５０
は、ヘリウムとアルゴンガスの流れを遮断して、６００
ｓｃｃｍの窒素ガスとともに６００ｓｃｃｍの水素ガス
の供給を開始する。ウェーハ１１４の表面温度は３９０
〜４１０℃まで上昇させることが可能である。これらの
ガスはプラズマイグニションにも使用され、堆積層のプ
ラズマ衝撃は、高周波電源１４２を作動させて高周波電
力をシャワーヘッド１３４及びサセプタ１１６に供給す
ることによって開始される。
【００４０】プラズマ衝撃が完了すると、水素又はヘリ
ウムガスの流量は８００ｓｃｃｍに増加され、アルゴン
パージガスは４００ｓｃｃｍで供給される。ウェーハ表
面温度は前述したように３５０〜３７０℃まで低下され
る。堆積中、このウェーハ表面温度を維持するために、
水素ガスの流量は２００ｓｃｃｍに減少され、ＴＤＭＡ
Ｔは、ヘリウムキャリアガスと共に２００ｓｃｃｍで導
入される。堆積が完了すると、ガスパネルコントローラ
５０により、水素の流れは６００ｓｃｃｍまで増加さ
れ、窒素は６００ｓｃｃｍで流され、アルゴン及び／又
はヘリウムの流れは遮断される。ウェーハ表面温度は３
９０〜４００℃まで高められる。次いで、プラズマ衝撃
が開始される。続いて、これらのプロセス堆積及び／又
はプラズマ衝撃ステップが反復して行われ、その後、チ
ャンバ１１２がパージされてウェーハ１１４が取り外さ
れる。全ステップ中、たとえウェーハ表面温度がガス流
の冷却効果によって相当に変化しても、サセプタ温度は
４５０±約２℃のまま維持される。
【００４１】前述したことから、本発明の方法は、ウェ
ーハ表面温度を、実施されるプロセスにとって望ましい
温度に維持するのに用いることができるのは明らかであ
る。また、ガス種及びガス流量の多くの変更も可能であ
ることは明らかなはずである。例えば、窒素を冷却ガス
として使用することもできるだろう。もっとも、熱伝導
率が高いことからヘリウムガスや水素ガスの方が好まし
い。図５に、水素、ヘリウム、窒素及びアルゴンの熱伝
導率をグラフで示す。
【００４２】図６（ａ）には、２ないし３のアスペクト
比（幅に対する深さの比）を有する０．４〜０．５μｍ
のコンタクトホール／バイアホールをもったウェーハに
対するＣＶＤ ＴｉＮｘＰプロセスにおける底部ステッ
プカバレッジをサセプタ温度の関数として示すグラフが
示されている。３本のラインがプロットされており、そ
のうちの第１のライン（ライン２００）は、堆積前に、
４００ｓｃｃｍの窒素ガスを１０秒間流した後、３５０
ｓｃｃｍの窒素及び１５０ｓｃｃｍのヘリウムと共にＴ
ＤＭＡＴの堆積を行った場合を示す。第２、第３のライ
ン２０２、２０４は、それぞれ第１ライン２００で表さ
れたものの改良を示す。ライン２０２は、堆積前に８０
０ｓｃｃｍの水素を２０秒間流した後、２００ｓｃｃｍ
の窒素及び２００ｓｃｃｍのヘリウムとともに堆積を行
うプロセスを示す。第３のラインは、最良の結果であ
り、２０４で示され、堆積前に８００ｓｃｃｍの水素を
２０秒間流した後、２００ｓｃｃｍの水素及び２００ｓ
ｃｃｍのヘリウムとともに堆積を行ったプロセスを示
す。
【００４３】図６（ａ）から分かるように、図示される
従来技術のプロセスでは、バイアのステップカバレッジ
は、サセプタ温度の増加につれて著しく低下する。従っ
て、プラズマ衝撃のような最適温度の高い別のプロセス
を同一チャンバ内で実行することを希望する場合、従来
技術の方法は、一方のプロセスから良好な結果を得るた
めに、他方のプロセスにステップカバレッジの犠牲を強
いるかもしれない。例えば、ＣＶＤ ＴｉＮｘＰプロセ
スでは、４５０〜４６０℃のサセプタ温度でプロセスの
安定性が得られることが分かっている。しかし、この温
度範囲内では、膜の底部ステップカバレッジは、２５％
ないし４５％の範囲である。ステップカバレッジを７０
〜７５％まで増加させるためにサセプタ温度を４２０℃
まで低下させると、プラズマプロセスを安定化すること
ができない。
【００４４】これと対照的に、ウェーハ表面温度の冷却
のためにより高い熱伝導率のガスを使用する本発明のプ
ロセスでは、堆積前のステップでＨｅ又はＨ2を使用
し、堆積ステップで希釈ガスとしてＮ2を使用してお
り、４５０℃のサセプタ温度でも、ステップカバレッジ
は約７０％である。堆積ステップにおける希釈ガスとし
てＨ2又はＨｅを使ってプロセスが実施される場合、ス
テップカバレッジは４５０℃のサセプタ温度で約８０％
になる。図６（ｂ）は、様々なガス及び様々な流量で得
られたステップカバレッジを示す表である。この表から
分かるように、最大のステップカバレッジは、堆積前ス
テップ中に１６００ｓｃｃｍの水素を使い、堆積中に、
キャリアガスとして３００ｓｃｃｍのヘリウム及び希釈
剤として１００ｓｃｃｍの水素を使った場合に達成され
る。これらの改良は、ウェーハの表面温度をサセプタ温
度と異なる温度に維持する能力に起因する。コンタクト
ホール／バイアホールの底部と壁との間にあるコーナー
のステップカバレッジ及び形状追従カバレッジが高いこ
とが図７によって示されている。図７は本発明のウェー
ハ表面温度制御プロセスを使って堆積したＣＶＤ Ｔｉ
ＮｘＰ膜のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真であり、ここ
では８０％のステップカバレッジが得られた。
【００４５】図８（ａ）は、本発明による水素及びヘリ
ウムのような熱伝導率の高いガスを用いたウェーハ表面
温度のサイクルを示すものである。谷部は、堆積ステッ
プ中の温度であり、ピークは、プラズマ衝撃ステップ中
の温度である。図８（ａ）及び（ｂ）のグラフに示され
るように、熱伝導率の高い冷却ガスを使用すると、表面
温度が約２５〜３０℃だけ低下されて３５５〜３６５℃
になると共に、図示される期間にわたって表面温度が１
℃以内に安定化される。ウェーハ表面温度の測定は、ウ
ェーハ表面の中央部（Ｃ）、右上部（ＴＲ）、左上部
（ＴＬ）、右下部（ＢＲ）及び左下部（ＢＬ）で行っ
た。温度の変動は、ウェーハ表面全体で５℃以内であっ
た。
【００４６】ウェーハ表面温度が比較的低く、均一かつ
安定であると、堆積中のステップカバレッジが改善され
る。これは、化学的気相成長の動力学、及び反応速度が
温度と共に増加するという事実による。高温において
は、処理ガスは急速に反応し、コンタクトホール／バイ
アホールの表面領域及び上部領域に材料の大部分を堆積
させる。ガスがホールの底に達するまでに、前駆体ガス
は大方消耗されて、底部では相対的にほとんど堆積が起
こらない。ウェーハ表面の温度を下げる冷却ガスを使用
すると、ホールの上部領域における処理ガスの反応速度
は低下して、ホールの底部でより大きな材料運搬流（tr
ansport flux）が起こる。実際に、これによって、単に
サセプタの温度を下げることよりもステップカバレッジ
が向上するのかもしれない。というのは、ウェーハの上
部と下部の間に、より大きな熱勾配が発生して底部での
反応速度を増加させるからである。
【００４７】このようにして、本発明によって達成され
た窒化チタンの改良は、図９のグラフで分かる。図９
は、厚さ２００オングストロームの窒化チタン膜を堆積
した５００枚のウェーハロット（wafer batch）の結果
を示すものである。ウェーハ上の面積抵抗（sheet resi
stivity）は２５０〜３５０μΩ−ｃｍの範囲にあるの
に対し、ウェーハ上の面積抵抗の不均一性は２〜３．５
％の範囲にあり、ウェーハ間の面積抵抗変動は約３％
（１シグマ）である。
【００４８】前述したことから分かるように、ＣＶＤ
ＴｉＮｘＰプロセスに本発明を適用することにより、堆
積温度の安定化、ステップカバレッジ、ウェーハ上の均
一性、及びウェーハ間の再現性が改良されることとな
る。このように半導体の製造品質が向上され、このプロ
セスは０．３５μｍ未満（sub-0.35）の集積回路の製造
に使用することができる。もっと一般的には、本発明の
ウェーハ表面温度制御は、良好なプロセス結果を得るた
めにウェーハ表面温度の制御が望まれる如何なるプロセ
スにも使用することができる。本発明は更に、異なる最
適温度を持つ多重プロセスを利用する用途に使用して、
ウェーハ表面温度を、実施されるプロセスに応じた様々
なレベルに維持することができる。
【００４９】従って、本発明には、異なる最適プロセス
温度を持つ多重プロセスが、チャンバ及び基板サポート
の温度を変更する必要もなく、同一チャンバ内で実行で
きる機会を提供する利点がある。これにより、別のチャ
ンバへの移送から生じる過渡時間が最小にされると共
に、移送中の汚染の可能性が低減される。更に、チャン
バ及び基板サポートの温度が変更及び安定化されるのを
待機することによる過渡時間が短縮される。
【００５０】
【結論】ＣＶＤ堆積膜のプラズマ衝撃によって本発明を
説明したが、当業者であれば、本発明が、ウェーハ表面
温度の制御を望む如何なるプロセスにも適用できること
は明らかであろう。
【００５１】上述したように本発明を特定の実施例によ
って説明したが、その変更及び修正は、当業者にとって
十分に明らかであると思われる。従って、特許請求範囲
は、本発明の真の精神及び範囲内の全ての変更及び修正
を含むものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、理想化された半導体デバ
イスの断面及び代表的な半導体デバイスの断面を示す断
面図である。
【図２】（ａ）は、溝を有する基板上に層が堆積するの
を示す断面図であり、（ｂ）は、溝のメタライゼーショ
ンを示す断面図である。
【図３（ａ）】本発明による処理チャンバの概略図であ
る。
【図３（ｂ）】本発明による別の処理チャンバの概略図
である。
【図４】プラズマ衝撃と交互に行われる２サイクルのＣ
ＶＤ ＴｉＮ堆積用のプロセス処理表である。
【図５】様々なガスの熱伝導率を温度の関数として示す
グラフである。
【図６（ａ）】異なる底部ステップカバレッジ対サセプ
タ温度のグラフである。
【図６（ｂ）】異なるキャリアガス及び希釈ガスの流
量、並びに異なるガス種の利用に対するステップカバレ
ッジの依存性を示す表である。
【図７】本発明の使用による底部ステップカバレッジの
改良を示すバイアの総断面である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の方法を用いた典
型的なプロセス中のウェーハ表面温度の変化を示すグラ
フである。
【図９】多数のウェーハに対するプロセス安定性を示す
グラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１１月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 薄膜の改良堆積法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【発明の分野】本発明は、半導体ウェーハ上に形成され
る薄膜の改良に関する。より詳細には、ウェーハ表面温
度の制御及び安定化の改良によって、半導体処理チャン
バ内で堆積される薄膜の特性を改良する方法及び装置に
関する。
【０００２】
【背景】半導体デバイスの製造は、半導体ウェーハ上に
様々な材料の層を堆積させることを要する。これは通
常、処理装置の堆積チャンバ内で行なわれる。ウェーハ
上に諸材料からなる層を堆積させる方法には、化学的気
相成長（ＣＶＤ）、蒸着、エピタキシー、スパッタリン
グ等の幾つかの方法がある。堆積される材料には、シリ
コン、二酸化シリコン、アルミニウム、チタン及び窒化
チタンがある。
【０００３】チップ密度が高まり、半導体プロセスが縮
む（shrink）につれて、製造品質は益々重要となる。特
に、所望の電気的特性や障壁品質を達成するためには、
堆積膜の組成、構造及び安定性は、注意深く制御されな
ければならない。これは、半導体ウェーハ処理における
窒化チタン（ＴｉＮ）薄膜の形成に関する考察により説
明できる。
【０００４】窒化チタン膜はＣＶＤプロセスによって製
作され、Ｔｉ（ＮＲ2）4、つまりテトラキス（ジアルキ
ルアミド）チタン（ここでＲはアルキル基）等の有機金
属チタン化合物を始動物質とする。例えば、Ｔｉ（Ｎ
（ＣＨ3）2）4の化学式を持つテトラキス（ジメチルア
ミド）チタン（ＴＤＭＡＴ）を用いるのが一般的であ
る。この化合物は容易に分解して、約０．１ないし１０
０Ｔｏｒｒの真空下で、比較的低温の２００〜６００℃
で窒化チタンを堆積させる。従って、ＴＤＭＡＴは、上
記の温度、圧力が一般的となっているＣＶＤチャンバ内
の窒化チタンの熱堆積に適している。
【０００５】代替として、遠隔に発生した反応種（reac
tive species）、例えばアンモニア、窒素、水素又はヒ
ドラジンからのフリーラジカルと化合物を反応させるこ
とによって、窒化チタン膜を堆積してもよい。また、反
応及びその後の堆積を促がすのにプラズマを用いるプラ
ズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスで膜を堆積する
こともできる。このプロセスは、ＰＥＣＶＤがプラズマ
からの荷電粒子のエネルギーを利用して反応を開始させ
るのに対し、熱ＣＶＤプロセスは基板の温度上昇を利用
して反応を開始させる点で、熱ＣＶＤプロセスと区別で
きる。
【０００６】窒化チタン膜の熱ＣＶＤ堆積には、堆積速
度が良好であり、段付き形状部の形状追従性（conforma
lity）及び被覆性（coverage）が良好であり、欠陥密度
が低いという利点があり、その結果、窒化チタン層は優
れた障壁特性を有することとなる。しかしながら、ＴＤ
ＭＡＴを用いるようなプロセスにおいては、窒化チタン
膜の固有抵抗は高くかつ不安定であるので、固有抵抗を
低下させかつ安定化させるための堆積後処理、例えばプ
ラズマ衝撃（plasma bombarding）が必要となる。この
プラズマ衝撃は、米国特許出願第０８／３３９，５２１
号、第０８／５６７，４６１号、および第０８／４９
８，９９０号に記載され、その内容は本明細書に引用し
て組み入れられる。このプラズマ衝撃プロセスにおいて
は、ウェーハ上の膜は、イオンを含むプラズマ雰囲気に
曝される。次いで、これらのイオンは電場又は磁場によ
ってプラズマの外へ加速されて膜面／ウェーハ面を打撃
する。これらの衝撃イオンは、自ら膜の中に埋没し、お
よび／または「アニーリング」型の作用で膜を打撃す
る。これらの事象のいずれか一方、または両方によって
膜の品質は実質的に改良される。
【０００７】熱ＣＶＤ堆積とともに他の種類のプロセス
を使うこともできる。上記プラズマ衝撃プロセスにはよ
くあることだが、このプロセスは、単一のＣＶＤ堆積チ
ャンバ内で連続堆積ステップと交互に行うことができ
る。これによってチャンバからチャンバへのウェーハ移
送をする必要がなくなり、製造装置の信頼性及び生産性
が向上するとともに、粒子汚染の可能性も減少する。
【０００８】このようなプラズマ衝撃プロセスは、堆積
プロセスに理想的なウェーハ表面温度とはかなり異なる
最適操作温度を有するかもしれない。このことにより、
チャンバの安定条件下で、異なる処理ステップでのウェ
ーハ温度を良好に制御することが必要となる。ウェーハ
表面とチャンバ条件の折衷的な温度制御を行うと、処理
品質に悪影響が生じる。代替として、チャンバは、当該
チャンバ内で１つ以上の処理ステップに対して単一の準
最適温度に保つこともできる。
【０００９】従って、ウェーハ表面温度をチャンバ温度
から独立して制御する能力が必要とされている。
【００１０】図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、理想
化された集積回路の断面と、代表的な実物の集積回路の
断面を示す。図１（ａ）と（ｂ）の比較から分かるよう
に、実際の集積回路の形状は直線的又は平担ではない。
これにより、実際の集積回路の電気的特性が設計パラメ
ータから外れ、回路の挙動に悪影響が生じることがあ
る。
【００１１】更に、ウェーハの段付き表面のために、溝
の外側コーナーと上部壁に盛上り（build-up）が生じ
る。この盛上りは、溝を横断してこれを閉鎖し、その基
部にボイドを形成しうるオーバーハング（overhang）の
原因となる。また、壁の間の間隔が小さい場合（例えば
１．６μｍ未満）、壁の間の領域における溝フロア部
で、堆積される金属層はより薄くなる。堆積膜の形状追
従性を計るひとつのパラメータは底部ステップカバレッ
ジであり、この底部ステップカバレッジは、バイア（vi
a）又はコンタクトホールの底部の膜厚をウェーハ表面
の膜厚で除した比として定義される。ステップカバレッ
ジが低いと、バイアの不十分な充填の原因となるオーバ
ーハングが起こる。
【００１２】この状態を図２（ａ）及び（ｂ）に示す。
図示されるように、半導体ウェーハ１０は、金属層堆積
前の処理中にその表面に形成された溝を有している。こ
の溝内の材料堆積は不均一であり、溝は完全には充填さ
れていない。それよりも、溝は、その底部で材料１８の
薄い層を有しているのに対し、その上部壁は厚くなって
いる。堆積が続けられるにつれて、両壁の盛上り部分は
互いの方向に「成長」して、溝の底部へのプロセスガス
の移動が減じられ、これにより溝底部への材料の堆積が
更に減少する。盛上り部分は結局、接触して溝の未充填
内部を閉じ、溝１２中にボイド２０を形成させ、これに
よりメタライゼーションステップ中の溝の金属充填が妨
げられる。たとえ溝が盛上り部分によって閉鎖されない
場合でも、不完全なステップカバレッジによって、図２
（ｂ）に示すように、後続のメタライゼーションステッ
プ中に「キーホール」２１が形成される可能性がある。
【００１３】図２（ａ）及び（ｂ）に示す問題は、ＰＶ
Ｄプロセスに共通するものである。しかし、この問題
は、ＣＶＤプロセスでも起こる可能性がある。ＣＶＤプ
ロセスにおける堆積速度は、ウェーハ表面の温度に大き
く依存する。一般的に、表面温度が高い程、堆積速度は
大きい。ＣＶＤプロセスにおいて、高い底部ステップカ
バレッジを達成するために、チャンバ温度を理想温度よ
り高い温度に（堆積前又は堆積後のステップ／プロセス
を行うために）保持しなければならない状況では、大部
分のＣＶＤ堆積は、溝又はバイア／ホールの上部で起こ
る。底部では、堆積不足が起こり、図２（ａ）及び
（ｂ）に示される構造をもたらす。
【００１４】ＣＶＤ堆積速度を遅くするためにウェーハ
温度を低下させることは有用であるが、これは、堆積前
後のステップのためには必ずしも実際的ではない。
【００１５】プラズマ衝撃のようないくつかのプロセス
は温度変化に敏感であり、結果は処理中の基板温度に大
きく依存し、堆積前後の処理ステップは、基板温度に影
響を及ぼす支配的要因となる。
【００１６】従って、半導体処理装置におけるウェーハ
表面温度の制御及び安定化、特に、堆積前後のプロセス
に悪影響を与えない制御及び安定化を改良するための方
法及び装置が必要とされている。
【００１７】
【発明の概要】本発明は、半導体ウェーハ上に形成され
る薄膜の改良に関する。より詳細には、ウェーハ表面温
度の改良された制御及び安定化によって、半導体処理チ
ャンバ内で堆積される薄膜の特性を改良するための方法
及び装置に関する。
【００１８】従って、本発明は、要するに、基板上に薄
膜を堆積させるとともに、基板温度を制御しかつ安定化
させてその最適レベルに保持することによって堆積品質
を改善する装置及び方法を提供する。更に、本発明は、
チャンバの温度を変化させる必要もなく、ウェーハの表
面温度を急速に変化させる能力を提供する。
【００１９】具体例によって以下に説明すると、ウェー
ハ形状の基板は、ＣＶＤチャンバ内の基板サポート上に
載置され、チャンバがパージされた後、そのチャンバ及
び基板サポートは、抵抗ヒーター、赤外線ランプ又は他
の加熱手段を用いて操作温度まで昇温される。ウェーハ
上には、実施されるプロセスに対して望ましい温度まで
その表面を冷却するために、ヘリウム（Ｈｅ）や水素
（Ｈ2）等の高い熱伝導率を持つガスが通される。次い
で、ウェーハ表面の温度を安定化して表面温度の変動を
減少させるように流量が調節される。チャンバ内には処
理ガスが導入され、ウェーハ上への堆積が開始される。
正しいウェーハ表面温度が維持されると、堆積される膜
のステップカバレッジ及び形状追従性が改良される。
【００２０】上述した例を更に延長すると、堆積ステッ
プに続いて、プラズマ衝撃のような処理後ステップが行
なわれる。この場合、プロセスは、異なる処理ガスの組
合せで、異なる所望温度で行なわれる。その所望温度
は、プラズマの反応性を高めるばかりでなく、長期間に
わたるプロセスの安定性を与える。
【００２１】堆積ステップは、当該堆積ステップと異な
る温度を必要とする堆積前ステップによって先行される
場合もある。プロセスに適した冷却ガスが、ウェーハ表
面を所望温度にする流量で導入される。温度が安定する
ように流量が調節されて堆積前プロセスが開始される。
【００２２】このような方法で、異なる最適プロセス温
度をもつ多重プロセスが、チャンバ及び基板サポートの
温度を変更する必要もなく同一チャンバ内で実行するこ
とができる。これにより、別のチャンバへのウェーハ移
送から生じる過渡時間が最小にされると共に、移送中の
汚染の可能性が低減される。更に、チャンバ温度及び基
板サポート温度が変更及び安定化されるのを待機するこ
とによる過渡時間が短縮される。
【００２３】このように、本発明は、高い熱伝導率を持
つガスを利用して、ウェーハ表面温度を制御し、同一チ
ャンバ内で多重プロセスが実行されることを可能にしつ
つ改良された表面温度制御及び安定化を与えることによ
って、ＣＶＤ及び他の膜形成を強化する。
【００２４】
【詳細な説明】
【概要】概略的に言うと、本発明は、熱ＣＶＤ処理の直
前にウェーハの表面温度を下げるかさもなければ制御す
るために水素やヘリウム等の高い熱伝導率を持つガスを
用いることに基づくものである。ウェーハの表面温度を
制御しかつ安定化させ、ウェーハを、実行されるプロセ
スについての所望温度に維持するには、水素等の冷却ガ
スの流れが用いられる。このようにして、本発明は、ウ
ェーハの温度を局所的に制御し、過渡時間の短縮という
付随的利点を与え、堆積による底部ステップカバレッジ
及び形状追従性を改善し、堆積前後のプロセスによる処
理結果を改良する。
【００２５】本発明は、昇温状態に維持しなければなら
ない環境において、いかなる理由であってもウェーハ温
度を局所的に制御するのに用いることができる。冷却ガ
ス及びその流量は、同一チャンバ内の異なるプロセスに
合わせて変更もでき、従って、単一のチャンバ内におい
て、各プロセスに対して異なるウェーハ表面温度で多重
連続プロセスを実行することができる。別のチャンバへ
のウェーハ移送やチャンバ温度の変更に要する過渡時間
は最小化され、プロセスは、改善された結果を得るため
に最適温度で実行することができる。更に、単一のチャ
ンバ内で多重プロセスを行うことができるので、チャン
バ間のウェーハ移送に頻繁に伴われる粒子汚染が削減さ
れる。
【００２６】次に、本発明を熱ＣＶＤ処理装置に適用し
て説明するが、本発明の原理及び方法は、ウェーハ表面
温度の制御が望まれる他種類の処理に適用できることが
理解されるべきであろう。
【００２７】
【装置】図３、図４、図６及び図７は、本発明の一実施
態様におけるＣＶＤ装置の幾つかの例をより詳細に示す
ものである。
【００２８】図３に示すように、半導体ウェーハ処理装
置１１０は処理チャンバ１１２を備えている。このチャ
ンバ内には、陽極処理アルミニウムサセプタ１１６上に
半導体ウェーハ１１４が支持され、このサセプタは、従
来からあるアルミナセラミック支持プレート１１８によ
って支持されている。支持プレート１１８、サセプタ１
１６及びウェーハ１１４の結合体は、アルミナ製の片持
式支持アーム１２２の自由端１２０に支持される。支持
アーム１２２の固定端１２４は、略垂直な可動ステム１
２６に取り付けられ、そのステムは、変位機構１２８の
作動によって垂直に変位可能となっている。チャンバ１
１２及びその内容物は、一般的な石英窓１３２を介して
チャンバ１１２内部を照射する一般的なランプ１３０に
よって加熱されるが、抵抗加熱される基板サポート（図
示せず）が用いられてもよい。装置１１０は更に、従来
方法でサセプタやヒーターペデスタルの温度を検知する
（従ってウェーハ温度を測定する）温度測定手段１４０
を備えている。
【００２９】更に、チャンバ１１２内の圧力を減少させ
るために真空ポンプ１５７が用いられる。サセプタ１１
６の上方にシャワーヘッド１３６が配置される。このシ
ャワーヘッド１３６には、コンピュータの形態をなすガ
スコントローラ５０で制御されるガスパネル５２から、
通常はガス状のパージ用流体、冷却用流体及び処理用流
体が供給される。
【００３０】図３に戻って説明すると、ガスパネルコン
トローラ５０によって、ガスパネル５２は、パージガス
をシャワーヘッド１３６を通してチャンバ１１２に供給
する。その後、本発明により、ガスパネルコントローラ
５０によって、ガスパネル５２は、水素やヘリウム等の
冷却ガスをシャワーヘッド１３６に供給する。これらの
ガスは、ポンプ１５７によってチャンバ１１２から排気
される。ＣＶＤ操作中、チャンバ１１２内には、ＴＤＭ
ＡＴ等の膜形成前駆体ガスを運ぶ処理ガスがシャワーヘ
ッド１３６を通して導入され、加熱されたウェーハ１１
４まで移送される。これによって、ウェーハ１１４の上
面に材料の薄膜が堆積する。堆積副生成物を伴うキャリ
アガスは、ポンプ１５７によってチャンバから排気され
る。
【００３１】更に、異なるウェーハ表面温度の処理操作
が要求される場合、ガスパネルコントローラ５０によっ
て、ガスパネル５２は、必要な流量及び必要な種類の冷
却ガスをシャワーヘッド１３６に供給する。その後、流
れは、所望の温度を維持するよう調節され、更なる処理
ガスがシャワーヘッド１３６に供給される。例えば、図
４の装置においてプラズマ衝撃が堆積と交互に行われて
もよい。
【００３２】図４の装置は、図３の装置と類似している
が、プラズマで使用するために若干変更されている。処
理チャンバ１１２はアースに接続され、シャワーヘッド
１３６は絶縁体（図示せず）によってチャンバ１１２と
電気的に絶縁されている。シャワーへッド１３６及びサ
セプタ１１６は、その両者の間に、電力の分割も行うマ
ッチング回路１４５を介して高周波電源１４２に電気的
に接続されている。この装置の更なる詳細は、先に引用
した米国特許出願第０８／５６７，４６１号及び第０８
／４９８，９９０号により理解できる。
【００３３】堆積終了後で堆積膜のプラズマ衝撃の開始
前に、ウェーハ１１４の温度をプラズマ衝撃プロセスの
最適温度まで上げることを可能とするために、ガスの流
量及び種類が調整される。一旦所望のウェーハ表面温度
に達すると、ウェーハ１１４を一定温度に維持するよう
に冷却ガスの流れが調整され、その後プラズマ衝撃が開
始される。プラズマ衝撃中、プラズマガス、例えば窒
素、水素、アルゴン及び他の希ガスの組合せが、ガスパ
ネルコントローラ５０の制御下でガスパネル５２によっ
てシャワーヘッド１３６に供給される。
【００３４】図５は、若干異なる処理チャンバ１１２と
共に、ガスパネル５２をより詳しく示すものである。こ
のガスパネル５２は、リアクタ１１０の操作に用いられ
るガス用のいくつかの供給装置を含む。図には４個のガ
ス供給装置２４、２６、２８、３４が示されているが、
アルゴン、塩素、ヘリウム、水素、窒素、シラン及びＴ
ＤＭＡＴのような所望のガスを供給するために、如何な
る数のガス供給装置が用いられてもよい。処理ガスは、
水素、ヘリウム、アルゴン又は窒素のようなキャリヤガ
スと混合されてもよい。ガスパネルコントローラ５０
は、ガスパネル５２に接続され、常時閉（ＮＣ）エアバ
ルブを作動させてそれぞれのガス流をオン・オフする。
【００３５】ヘリウム等のガスが、フィルタ２４ａ及び
手動バルブ２４ｂを通して、ガス供給装置２４からマス
フローコントローラ２４ｃまで供給される。次いでこの
ガスは、ガスパネルコンローラ５０によって制御される
と共にチャンバ１１２の方向の流れだけを許容するＮＣ
エアバルブ２４を通過する。ガスはシャワーヘッド１３
６の孔２０を通ってチャンバに入る。他のガスは、他の
ガス供給装置２６、２８及び３４から同様の方法で供給
される。ガスパネル５２からのガスの流れは、バルブ３
２で遮断することができる。
【００３６】薄膜を更に改良するために、堆積をプラズ
マ衝撃とともに繰り返してもよい。次に、高熱伝導率の
ガス流量は、前述したような堆積プロセスに最適なウェ
ーハ表面温度をもたらすように調整されてもよい。この
ようにして、膜は、連続的に堆積されかつプラズマ衝撃
を受けたサブフィルムから成長することができる。
【００３７】
【使用法】非制限的な例によって、本発明の方法及び本
装置の使用について、窒化チタン膜の熱ＣＶＤ堆積、及
び固有抵抗を低下させかつ化学的安定性を改善するため
の窒素／水素高周波プラズマによる堆積膜の堆積後プラ
ズマ処理により説明する。このプロセスは、以下ＣＶＤ
ＴｉＮｘＰプロセスと称することとし、このプロセス
を実施するのに適した装置は、アプライドマテリアルズ
社（Applied Materials）製のプリシジョン５０００（P
recision 5000）である。アプライドマテリアルズ社製
センチュラ（Centura）チャンバ又はエンデュラ（Endur
a）チャンバも適当である。しかし、本発明は、専用チ
ャンバにおける単一プロセス又は単一チャンバやマルチ
チャンバにおける多重プロセスとして行う他の装置及び
他種類のプロセスに対しても同様に適していることは当
業者であれば自明であろう。
【００３８】図６は、プラズマ衝撃での２サイクルのＣ
ＶＤ ＴｉＮプロセス用のプロセス処理表を示すもので
ある。標準の８インチウェーハプロセスにおいては、処
理装置において通常のようにウェーハ移送ブレード（図
示せず）によってウェーハ１１４がチャンバ１１２内に
移送される。チャンバ１１２は、アルゴン、窒素及びヘ
リウム等のパージガスを用いた従来からある方法でパー
ジされる。チャンバ１１２及びサセプタ１１６は４５０
℃まで加熱される。これは、後のプラズマ衝撃ステップ
に通常的に要求される温度である。次いで、ガスパネル
コントローラ５０がガスパネル５２を作動させて８００
ｓｃｃｍのヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給し、ウェーハ表
面温度を３５０〜３７０℃まで冷却する。このチャンバ
１１２には４００ｓｃｃｍのアルゴンパージガスが供給
される。所望温度に達すると、ヘリウムの流量は２００
ｓｃｃｍまで低下され、ヘリウムキャリアガスを伴った
ＴＤＭＡＴが２００ｓｃｃｍの流量で導入される。ＴＤ
ＭＡＴは、加熱されたウェーハ表面と接触すると、分解
してウェーハ１１４上に窒化チタンを堆積させる。
【００３９】堆積終了時、ガスパネルコントローラ５０
は、ヘリウムとアルゴンガスの流れを遮断して、６００
ｓｃｃｍの窒素ガスとともに６００ｓｃｃｍの水素ガス
の供給を開始する。ウェーハ１１４の表面温度は３９０
〜４１０℃まで上昇させることが可能である。これらの
ガスはプラズマイグニションにも使用され、堆積層のプ
ラズマ衝撃は、高周波電源１４２を作動させて高周波電
力をシャワーヘッド１３４及びサセプタ１１６に供給す
ることによって開始される。
【００４０】プラズマ衝撃が完了すると、水素又はヘリ
ウムガスの流量は８００ｓｃｃｍに増加され、アルゴン
パージガスは４００ｓｃｃｍで供給される。ウェーハ表
面温度は前述したように３５０〜３７０℃まで低下され
る。堆積中、このウェーハ表面温度を維持するために、
水素ガスの流量は２００ｓｃｃｍに減少され、ＴＤＭＡ
Ｔは、ヘリウムキャリアガスと共に２００ｓｃｃｍで導
入される。堆積が完了すると、ガスパネルコントローラ
５０により、水素の流れは６００ｓｃｃｍまで増加さ
れ、窒素は６００ｓｃｃｍで流され、アルゴン及び／又
はヘリウムの流れは遮断される。ウェーハ表面温度は３
９０〜４００℃まで高められる。次いで、プラズマ衝撃
が開始される。続いて、これらのプロセス堆積及び／又
はプラズマ衝撃ステップが反復して行われ、その後、チ
ャンバ１１２がパージされてウェーハ１１４が取り外さ
れる。全ステップ中、たとえウェーハ表面温度がガス流
の冷却効果によって相当に変化しても、サセプタ温度は
４５０±約２℃のまま維持される。
【００４１】前述したことから、本発明の方法は、ウェ
ーハ表面温度を、実施されるプロセスにとって望ましい
温度に維持するのに用いることができるのは明らかであ
る。また、ガス種及びガス流量の多くの変更も可能であ
ることは明らかなはずである。例えば、窒素を冷却ガス
として使用することもできるだろう。もっとも、熱伝導
率が高いことからヘリウムガスや水素ガスの方が好まし
い。図７に、水素、ヘリウム、窒素及びアルゴンの熱伝
導率をグラフで示す。
【００４２】図８には、２ないし３のアスペクト比（幅
に対する深さの比）を有する０．４〜０．５μｍのコン
タクトホール／バイアホールをもったウェーハに対する
ＣＶＤ ＴｉＮｘＰプロセスにおける底部ステップカバ
レッジをサセプタ温度の関数として示すグラフが示され
ている。３本のラインがプロットされており、そのうち
の第１のライン（ライン２００）は、堆積前に、４００
ｓｃｃｍの窒素ガスを１０秒間流した後、３５０ｓｃｃ
ｍの窒素及び１５０ｓｃｃｍのヘリウムと共にＴＤＭＡ
Ｔの堆積を行った場合を示す。第２、第３のライン２０
２、２０４は、それぞれ第１ライン２００で表されたも
のの改良を示す。ライン２０２は、堆積前に８００ｓｃ
ｃｍの水素を２０秒間流した後、２００ｓｃｃｍの窒素
及び２００ｓｃｃｍのヘリウムとともに堆積を行うプロ
セスを示す。第３のラインは、最良の結果であり、２０
４で示され、堆積前に８００ｓｃｃｍの水素を２０秒間
流した後、２００ｓｃｃｍの水素及び２００ｓｃｃｍの
ヘリウムとともに堆積を行ったプロセスを示す。
【００４３】図８から分かるように、図示される従来技
術のプロセスでは、バイアのステップカバレッジは、サ
セプタ温度の増加につれて著しく低下する。従って、プ
ラズマ衝撃のような最適温度の高い別のプロセスを同一
チャンバ内で実行することを希望する場合、従来技術の
方法は、一方のプロセスから良好な結果を得るために、
他方のプロセスにステップカバレッジの犠牲を強いるか
もしれない。例えば、ＣＶＤ ＴｉＮｘＰプロセスで
は、４５０〜４６０℃のサセプタ温度でプロセスの安定
性が得られることが分かっている。しかし、この温度範
囲内では、膜の底部ステップカバレッジは、２５％ない
し４５％の範囲である。ステップカバレッジを７０〜７
５％まで増加させるためにサセプタ温度を４２０℃まで
低下させると、プラズマプロセスを安定化することがで
きない。
【００４４】これと対照的に、ウェーハ表面温度の冷却
のためにより高い熱伝導率のガスを使用する本発明のプ
ロセスでは、堆積前のステップでＨｅ又はＨ2を使用
し、堆積ステップで希釈ガスとしてＮ2を使用してお
り、４５０℃のサセプタ温度でも、ステップカバレッジ
は約７０％である。堆積ステップにおける希釈ガスとし
てＨ2又はＨｅを使ってプロセスが実施される場合、ス
テップカバレッジは４５０℃のサセプタ温度で約８０％
になる。図９は、様々なガス及び様々な流量で得られた
ステップカバレッジを示す表である。この表から分かる
ように、最大のステップカバレッジは、堆積前ステップ
中に１６００ｓｃｃｍの水素を使い、堆積中に、キャリ
アガスとして３００ｓｃｃｍのヘリウム及び希釈剤とし
て１００ｓｃｃｍの水素を使った場合に達成される。こ
れらの改良は、ウェーハの表面温度をサセプタ温度と異
なる温度に維持する能力に起因する。コンタクトホール
／バイアホールの底部と壁との間にあるコーナーのステ
ップカバレッジ及び形状追従カバレッジが高いことが図
１０によって示されている。図１０は本発明のウェーハ
表面温度制御プロセスを使って堆積したＣＶＤ ＴｉＮ
ｘＰ膜のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真であり、ここで
は８０％のステップカバレッジが得られた。
【００４５】図１１（ａ）は、本発明による水素及びヘ
リウムのような熱伝導率の高いガスを用いたウェーハ表
面温度のサイクルを示すものである。谷部は、堆積ステ
ップ中の温度であり、ピークは、プラズマ衝撃ステップ
中の温度である。図１１（ａ）及び（ｂ）のグラフに示
されるように、熱伝導率の高い冷却ガスを使用すると、
表面温度が約２５〜３０℃だけ低下されて３５５〜３６
５℃になると共に、図示される期間にわたって表面温度
が１℃以内に安定化される。ウェーハ表面温度の測定
は、ウェーハ表面の中央部（Ｃ）、右上部（ＴＲ）、左
上部（ＴＬ）、右下部（ＢＲ）及び左下部（ＢＬ）で行
った。温度の変動は、ウェーハ表面全体で５℃以内であ
った。
【００４６】ウェーハ表面温度が比較的低く、均一かつ
安定であると、堆積中のステップカバレッジが改善され
る。これは、化学的気相成長の動力学、及び反応速度が
温度と共に増加するという事実による。高温において
は、処理ガスは急速に反応し、コンタクトホール／バイ
アホールの表面領域及び上部領域に材料の大部分を堆積
させる。ガスがホールの底に達するまでに、前駆体ガス
は大方消耗されて、底部では相対的にほとんど堆積が起
こらない。ウェーハ表面の温度を下げる冷却ガスを使用
すると、ホールの上部領域における処理ガスの反応速度
は低下して、ホールの底部でより大きな材料運搬流（tr
ansport flux）が起こる。実際に、これによって、単に
サセプタの温度を下げることよりもステップカバレッジ
が向上するのかもしれない。というのは、ウェーハの上
部と下部の間に、より大きな熱勾配が発生して底部での
反応速度を増加させるからである。
【００４７】このようにして、本発明によって達成され
た窒化チタンの改良は、図１２のグラフで分かる。図１
２は、厚さ２００オングストロームの窒化チタン膜を堆
積した５００枚のウェーハロット（wafer batch）の結
果を示すものである。ウェーハ上の面積抵抗（sheet re
sistivity）は２５０〜３５０μΩ−ｃｍの範囲にある
の に対し、ウェーハ上の面積抵抗の不均一性は２〜
３．５％の範囲にあり、ウェーハ間の面積抵抗変動は約
３％（１シグマ）である。
【００４８】前述したことから分かるように、ＣＶＤ
ＴｉＮｘＰプロセスに本発明を適用することにより、堆
積温度の安定化、ステップカバレッジ、ウェーハ上の均
一性、及びウェーハ間の再現性が改良されることとな
る。このように半導体の製造品質が向上され、このプロ
セスは０．３５μｍ未満（sub-0.35）の集積回路の製造
に使用することができる。もっと一般的には、本発明の
ウェーハ表面温度制御は、良好なプロセス結果を得るた
めにウェーハ表面温度の制御が望まれる如何なるプロセ
スにも使用することができる。本発明は更に、異なる最
適温度を持つ多重プロセスを利用する用途に使用して、
ウェーハ表面温度を、実施されるプロセスに応じた様々
なレベルに維持することができる。
【００４９】従って、本発明には、異なる最適プロセス
温度を持つ多重プロセスが、チャンバ及び基板サポート
の温度を変更する必要もなく、同一チャンバ内で実行で
きる機会を提供する利点がある。これにより、別のチャ
ンバへの移送から生じる過渡時間が最小にされると共
に、移送中の汚染の可能性が低減される。更に、チャン
バ及び基板サポートの温度が変更及び安定化されるのを
待機することによる過渡時間が短縮される。
【００５０】
【結論】ＣＶＤ堆積膜のプラズマ衝撃によって本発明を
説明したが、当業者であれば、本発明が、ウェーハ表面
温度の制御を望む如何なるプロセスにも適用できること
は明らかであろう。
【００５１】上述したように本発明を特定の実施例によ
って説明したが、その変更及び修正は、当業者にとって
十分に明らかであると思われる。従って、特許請求範囲
は、本発明の真の精神及び範囲内の全ての変更及び修正
を含むものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、理想化された半導体デバ
イスの断面及び代表的な半導体デバイスの断面を示す断
面図である。
【図２】（ａ）は、溝を有する基板上に層が堆積するの
を示す断面図であり、（ｂ）は、溝のメタライゼーショ
ンを示す断面図である。
【図３】本発明による処理チャンバの概略図である。
【図４】本発明による別の処理チャンバの概略図であ
る。
【図５】処理チャンバと共にガスパネルをより詳しく示
す概略図である。
【図６】プラズマ衝撃と交互に行われる２サイクルのＣ
ＶＤ ＴｉＮ堆積用のプロセス処理表である。
【図７】様々なガスの熱伝導率を温度の関数として示す
グラフである。
【図８】異なる底部ステップカバレッジ対サセプタ温度
のグラフである。
【図９】異なるキャリアガス及び希釈ガスの流量、並び
に異なるガス種の利用に対するステップカバレッジの依
存性を示す表である。
【図１０】本発明の使用による底部ステップカバレッジ
の改良を示すバイアの総断面である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の方法を用いた
典型的なプロセス中のウェーハ表面温度の変化を示すグ
ラフである。
【図１２】多数のウェーハに対するプロセス安定性を示
すグラフである。
【符号の説明】 １１２…チャンバ、１１４…ウェーハ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図９】
【図３】
【図４】
【図１２】
【図５】
【図６】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェイ チャン 台湾， フズン−チュ， サイエンス−ベ イスト インダストリアル パーク， ア ール アンド ディー ロード セカン ド， ナンバー32 (72)発明者 マーヴィン リャオ 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 ジェニファー メン チュ ツェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州，サ ラトガ， デサンカ アヴェニュー 12471 (72)発明者 メイ チャン アメリカ合衆国， カリフォルニア州，サ ラトガ， コーテ デ アゲエロ 12881

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チャンバ内で基板を処理する方法であっ
    て、 （ａ）前記チャンバを第１の温度まで加熱するステップ
    と、 （ｂ）ウェーハ上に冷却ガスを流して、その表面を前記
    第１の温度より低い第２の温度まで冷却するステップ
    と、 （ｃ）前記冷却された表面に材料を堆積させるステップ
    と、を備える方法。
  2. 【請求項２】 （ａ）前記冷却ガスの流れを調節して前
    記ウェーハ表面の温度を、所定の時間、前記第２の温度
    に維持するステップを更に備える、請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 （ａ）前記ウェーハの前記表面の温度を
    前記第２の温度よりも上昇させるステップと、 （ｂ）前記ウェーハを上昇された前記温度で処理するス
    テップと、を更に備える、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 上昇された前記温度が前記第１の温度以
    下である、請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 前記冷却ガスは、水素、ヘリウム、窒
    素、アルゴン又は他の希ガスからなる群のうちの１つ以
    上である、請求項３記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第１の温度は、安定したプラズマを
    維持するのに十分高い、請求項４記載の方法。
JP9221862A 1996-07-12 1997-07-14 薄膜の改良堆積法 Withdrawn JPH10144628A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/682844 1996-07-12
US08/682,844 US5834068A (en) 1996-07-12 1996-07-12 Wafer surface temperature control for deposition of thin films

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10144628A true JPH10144628A (ja) 1998-05-29

Family

ID=24741415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9221862A Withdrawn JPH10144628A (ja) 1996-07-12 1997-07-14 薄膜の改良堆積法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5834068A (ja)
JP (1) JPH10144628A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001196324A (ja) * 1999-07-08 2001-07-19 Applied Materials Inc 基板の熱処理
JP2004503108A (ja) * 2000-07-06 2004-01-29 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド 半導体基板の熱処理
JP2006161163A (ja) * 2004-12-09 2006-06-22 Samsung Electronics Co Ltd チタン窒化膜形成方法及びそのチタン窒化膜を利用した金属−絶縁体−金属キャパシタの下部電極形成方法
JP2008041977A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Nec Electronics Corp 半導体回路装置の製造方法
KR20150114043A (ko) * 2014-03-31 2015-10-12 주식회사 원익아이피에스 기판 처리 장치
CN116759297A (zh) * 2023-08-23 2023-09-15 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 一种连续制备低温氮化硅薄膜中降低晶圆表面温度的方法

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0164149B1 (ko) * 1995-03-28 1999-02-01 김주용 타이타늄 카보 나이트라이드층의 개질 방법
US5993916A (en) * 1996-07-12 1999-11-30 Applied Materials, Inc. Method for substrate processing with improved throughput and yield
KR100200739B1 (ko) * 1996-10-16 1999-06-15 윤종용 장벽금속막 형성방법
JPH11121754A (ja) * 1997-10-14 1999-04-30 Sanyo Electric Co Ltd 薄膜トランジスタの製造装置及び製造方法
US6197703B1 (en) * 1998-08-17 2001-03-06 Advanced Micro Devices, Inc. Apparatus and method for manufacturing semiconductors using low dielectric constant materials
US6190732B1 (en) * 1998-09-03 2001-02-20 Cvc Products, Inc. Method and system for dispensing process gas for fabricating a device on a substrate
US6150259A (en) * 1998-11-13 2000-11-21 United Microelectronics Corp. Method for forming a metal plug
JP4625183B2 (ja) 1998-11-20 2011-02-02 ステアーグ アール ティ ピー システムズ インコーポレイテッド 半導体ウェハのための急速加熱及び冷却装置
US6337289B1 (en) * 1999-09-24 2002-01-08 Applied Materials. Inc Method and apparatus for integrating a metal nitride film in a semiconductor device
JP4378806B2 (ja) * 1999-09-28 2009-12-09 日本電気株式会社 Ｃｖｄ装置およびその基板洗浄方法
US6534404B1 (en) * 1999-11-24 2003-03-18 Novellus Systems, Inc. Method of depositing diffusion barrier for copper interconnect in integrated circuit
US6656831B1 (en) * 2000-01-26 2003-12-02 Applied Materials, Inc. Plasma-enhanced chemical vapor deposition of a metal nitride layer
WO2002071446A2 (en) * 2001-03-02 2002-09-12 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for active temperature control of susceptors
US6596654B1 (en) * 2001-08-24 2003-07-22 Novellus Systems, Inc. Gap fill for high aspect ratio structures
US7001854B1 (en) 2001-08-03 2006-02-21 Novellus Systems, Inc. Hydrogen-based phosphosilicate glass process for gap fill of high aspect ratio structures
US7067440B1 (en) 2001-08-24 2006-06-27 Novellus Systems, Inc. Gap fill for high aspect ratio structures
US7144822B1 (en) * 2002-02-06 2006-12-05 Novellus Systems, Inc. High density plasma process for optimum film quality and electrical results
US7122485B1 (en) 2002-12-09 2006-10-17 Novellus Systems, Inc. Deposition profile modification through process chemistry
US20040112863A1 (en) * 2002-12-16 2004-06-17 International Business Machines Corporation Method of enhancing surface reactions by local resonant heating
US7476621B1 (en) 2003-12-10 2009-01-13 Novellus Systems, Inc. Halogen-free noble gas assisted H2 plasma etch process in deposition-etch-deposition gap fill
US7163896B1 (en) 2003-12-10 2007-01-16 Novellus Systems, Inc. Biased H2 etch process in deposition-etch-deposition gap fill
US7344996B1 (en) 2005-06-22 2008-03-18 Novellus Systems, Inc. Helium-based etch process in deposition-etch-deposition gap fill
US7217658B1 (en) 2004-09-07 2007-05-15 Novellus Systems, Inc. Process modulation to prevent structure erosion during gap fill
US7176039B1 (en) 2004-09-21 2007-02-13 Novellus Systems, Inc. Dynamic modification of gap fill process characteristics
US7381451B1 (en) 2004-11-17 2008-06-03 Novellus Systems, Inc. Strain engineering—HDP thin film with tensile stress for FEOL and other applications
US7211525B1 (en) 2005-03-16 2007-05-01 Novellus Systems, Inc. Hydrogen treatment enhanced gap fill
US7482245B1 (en) 2006-06-20 2009-01-27 Novellus Systems, Inc. Stress profile modulation in STI gap fill
DE102007025341B4 (de) * 2007-05-31 2010-11-11 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Verfahren und Abscheidesystem mit Mehrschrittabscheidesteuerung
US8673080B2 (en) 2007-10-16 2014-03-18 Novellus Systems, Inc. Temperature controlled showerhead
US8137467B2 (en) * 2007-10-16 2012-03-20 Novellus Systems, Inc. Temperature controlled showerhead
US20090095218A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-16 Novellus Systems, Inc. Temperature controlled showerhead
US20090260571A1 (en) * 2008-04-16 2009-10-22 Novellus Systems, Inc. Showerhead for chemical vapor deposition
US20090269939A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Asm International, N.V. Cyclical oxidation process
US8133797B2 (en) 2008-05-16 2012-03-13 Novellus Systems, Inc. Protective layer to enable damage free gap fill
US8889565B2 (en) * 2009-02-13 2014-11-18 Asm International N.V. Selective removal of oxygen from metal-containing materials
US9127340B2 (en) * 2009-02-13 2015-09-08 Asm International N.V. Selective oxidation process
US7829457B2 (en) * 2009-02-20 2010-11-09 Asm International N.V. Protection of conductors from oxidation in deposition chambers
US9034142B2 (en) * 2009-12-18 2015-05-19 Novellus Systems, Inc. Temperature controlled showerhead for high temperature operations
US8507388B2 (en) 2010-04-26 2013-08-13 Asm International N.V. Prevention of oxidation of substrate surfaces in process chambers
KR101843609B1 (ko) 2011-03-04 2018-05-14 노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드 하이브리드 세라믹 샤워헤드
US20150010718A1 (en) * 2012-01-04 2015-01-08 Tel Solar Ag Heat transfer control in pecvd systems
CN103628046B (zh) * 2012-08-24 2015-11-11 中微半导体设备(上海)有限公司 一种调节基片表面温度的控温系统和控温方法
US10741365B2 (en) 2014-05-05 2020-08-11 Lam Research Corporation Low volume showerhead with porous baffle
US10378107B2 (en) 2015-05-22 2019-08-13 Lam Research Corporation Low volume showerhead with faceplate holes for improved flow uniformity
US10023959B2 (en) 2015-05-26 2018-07-17 Lam Research Corporation Anti-transient showerhead
CN106876257B (zh) * 2017-03-03 2019-08-06 上海新傲科技股份有限公司 提高氮化镓基功率器件击穿电压的外延方法
US11795541B2 (en) * 2017-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Method of cooling a deposition source, chamber for cooling a deposition source and deposition system
WO2021236224A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-25 Hrl Laboratories, Llc Method of growing crystalline optical films on si substrates which may optionally have an extremely small optical loss in the infra-red spectrum with hydrogenation of the crystalline optical films

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0387372A (ja) * 1988-07-22 1991-04-12 Canon Inc 堆積膜形成方法
KR940011708B1 (ko) * 1990-04-09 1994-12-23 니찌덴 아네루바 가부시끼가이샤 기판온도제어기구
US5124179A (en) * 1990-09-13 1992-06-23 Diamonex, Incorporated Interrupted method for producing multilayered polycrystalline diamond films
US5279865A (en) * 1991-06-28 1994-01-18 Digital Equipment Corporation High throughput interlevel dielectric gap filling process
KR970006723B1 (ko) * 1993-09-07 1997-04-29 한국과학기술원 입자 크기가 큰 다결정 규소 박막의 제조방법
US5576071A (en) * 1994-11-08 1996-11-19 Micron Technology, Inc. Method of reducing carbon incorporation into films produced by chemical vapor deposition involving organic precursor compounds

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001196324A (ja) * 1999-07-08 2001-07-19 Applied Materials Inc 基板の熱処理
JP2004503108A (ja) * 2000-07-06 2004-01-29 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド 半導体基板の熱処理
JP2006161163A (ja) * 2004-12-09 2006-06-22 Samsung Electronics Co Ltd チタン窒化膜形成方法及びそのチタン窒化膜を利用した金属−絶縁体−金属キャパシタの下部電極形成方法
JP2008041977A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Nec Electronics Corp 半導体回路装置の製造方法
KR20150114043A (ko) * 2014-03-31 2015-10-12 주식회사 원익아이피에스 기판 처리 장치
CN116759297A (zh) * 2023-08-23 2023-09-15 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 一种连续制备低温氮化硅薄膜中降低晶圆表面温度的方法
CN116759297B (zh) * 2023-08-23 2023-11-03 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 一种连续制备低温氮化硅薄膜中降低晶圆表面温度的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US5834068A (en) 1998-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH10144628A (ja) 薄膜の改良堆積法
US10991573B2 (en) Uniform deposition of SiOC on dielectric and metal surfaces
JP5294694B2 (ja) シリコン及びチタン窒化物のインサイチュ蒸着
US6827978B2 (en) Deposition of tungsten films
US6491978B1 (en) Deposition of CVD layers for copper metallization using novel metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) precursors
US6218301B1 (en) Deposition of tungsten films from W(CO)6
JP5075325B2 (ja) バッチリアクター内でのＴｉＮ膜の堆積
US6555183B2 (en) Plasma treatment of a titanium nitride film formed by chemical vapor deposition
TW201936970A (zh) 用於氮化矽薄膜的處理
EP0157052A1 (en) Low resistivity tungsten silicon composite film
US7514120B2 (en) Precoat film forming method
CN107408493B (zh) 脉冲氮化物封装
JP2004533722A (ja) 抵抗加熱された単一ウエハチャンバ内のドープ処理済みシリコン堆積処理
US6455421B1 (en) Plasma treatment of tantalum nitride compound films formed by chemical vapor deposition
US6933021B2 (en) Method of TiSiN deposition using a chemical vapor deposition (CVD) process
KR20060097070A (ko) 성막 처리 방법
KR20060097066A (ko) 텅스텐막의 형성 방법
JPH09312297A (ja) 薄膜のプラズマアニール
US6387445B1 (en) Tungsten layer forming method and laminate structure of tungsten layer
US6168837B1 (en) Chemical vapor depositions process for depositing titanium silicide films from an organometallic compound
KR101548129B1 (ko) 증착 챔버 내에서 산화로부터의 도전체 보호
US20020094387A1 (en) Method for improving chemical vapor deposition of titanium
JP3718297B2 (ja) 薄膜作製方法および薄膜作製装置
WO2007035041A1 (en) Method of and apparatus for fabricating thermal oxide film using single chamber-type cvd apparatus
KR20070058439A (ko) 금속 카르보닐 전구체를 이용한 루테늄 및 레늄 금속층의저압 증착 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20041005