JPH10189488A - Ｃｖｄ成膜方法 - Google Patents
Ｃｖｄ成膜方法Info
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- JPH10189488A JPH10189488A JP8354603A JP35460396A JPH10189488A JP H10189488 A JPH10189488 A JP H10189488A JP 8354603 A JP8354603 A JP 8354603A JP 35460396 A JP35460396 A JP 35460396A JP H10189488 A JPH10189488 A JP H10189488A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】チャンバー内のクリーニング後ダミーウエハ等
のダミーを用いることなく成膜を行うことができるＣＶ
Ｄ成膜方法を提供すること。 【解決手段】成膜終了後、チャンバー内をドライクリー
ニングし、その後、次の成膜に至るまでの間ガス配管お
よびチャンバー内を不活性ガスによりパージする。そし
て、チャンバー内に次の被処理基板を装入してその上に
ＣＶＤにより薄膜を成膜する。
のダミーを用いることなく成膜を行うことができるＣＶ
Ｄ成膜方法を提供すること。 【解決手段】成膜終了後、チャンバー内をドライクリー
ニングし、その後、次の成膜に至るまでの間ガス配管お
よびチャンバー内を不活性ガスによりパージする。そし
て、チャンバー内に次の被処理基板を装入してその上に
ＣＶＤにより薄膜を成膜する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、例えばＴｉ膜また
はＴｉＮ膜などの薄膜をＣＶＤで成膜するＣＶＤ成膜方
法に関し、特にチャンバー内をクリーニングしてから、
チャンバー内に被処理基板を導入して基板上にＣＶＤに
より薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法に関する。
はＴｉＮ膜などの薄膜をＣＶＤで成膜するＣＶＤ成膜方
法に関し、特にチャンバー内をクリーニングしてから、
チャンバー内に被処理基板を導入して基板上にＣＶＤに
より薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスにおいては、金属配線層
や、下層のデバイスと上層の配線層との接続部であるコ
ンタクトホール、上下の配線層同士の接続部であるビア
ホールなどの層間の電気的接続のための埋め込み層、さ
らには埋め込み層形成に先立って拡散防止のために形成
される、Ｔｉ（チタン）膜およびＴｉＮ（窒化チタン）
膜の２層構造のバリア層など金属系の薄膜が用いられ
る。
や、下層のデバイスと上層の配線層との接続部であるコ
ンタクトホール、上下の配線層同士の接続部であるビア
ホールなどの層間の電気的接続のための埋め込み層、さ
らには埋め込み層形成に先立って拡散防止のために形成
される、Ｔｉ（チタン）膜およびＴｉＮ（窒化チタン）
膜の２層構造のバリア層など金属系の薄膜が用いられ
る。
【０００３】このような金属系の薄膜は物理的蒸着（Ｐ
ＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近のようにデバイ
スの微細化および高集積化が特に要求され、デザインル
ールが特に厳しくなって、それにともなって線幅やホー
ルの開口径が一層小さくなり、しかも高アスペクト比化
されるにつれ、特に、バリア層を構成するＴｉ膜やＴｉ
Ｎ膜においてはＰＶＤ膜ではホール底に成膜することが
困難となってきた。
ＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近のようにデバイ
スの微細化および高集積化が特に要求され、デザインル
ールが特に厳しくなって、それにともなって線幅やホー
ルの開口径が一層小さくなり、しかも高アスペクト比化
されるにつれ、特に、バリア層を構成するＴｉ膜やＴｉ
Ｎ膜においてはＰＶＤ膜ではホール底に成膜することが
困難となってきた。
【０００４】そこで、バリア層を構成するＴｉ膜および
ＴｉＮ膜を、より良質の膜を形成することが期待できる
化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。
そして、ＣＶＤによりＴｉ膜を成膜する場合には、反応
ガスとしてＴｉＣｌ4（四塩化チタン）およびＨ2（水
素）が用いられ、ＴｉＮ膜を成膜する場合には、反応ガ
スとしてＴｉＣｌ4とＮＨ3（アンモニア）またはＭＭＨ
（モノメチルヒドラジン）とが用いられる。
ＴｉＮ膜を、より良質の膜を形成することが期待できる
化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われている。
そして、ＣＶＤによりＴｉ膜を成膜する場合には、反応
ガスとしてＴｉＣｌ4（四塩化チタン）およびＨ2（水
素）が用いられ、ＴｉＮ膜を成膜する場合には、反応ガ
スとしてＴｉＣｌ4とＮＨ3（アンモニア）またはＭＭＨ
（モノメチルヒドラジン）とが用いられる。
【０００５】ところで、ＣＶＤによって上記のような薄
膜を成膜する場合には、被成膜基板である半導体ウエハ
に膜が堆積するとともに、チャンバー壁にも堆積物が付
着する。このため、成膜終了後、次の成膜に先だってチ
ャンバー内をクリーニングする。この際のクリーニング
方法としては、チャンバー壁およびサセプターを加熱す
るとともにＣｌＦ3ガスをチャンバー内に導入して堆積
物を分解する方法、ＮＦ3ガス、ＳＦ6ガス、Ｃ2Ｆ6ガス
等をチャンバー内に導入し、これらのガスのプラズマを
形成して堆積物を分解する方法、および機械的に堆積物
を除去する方法等、ドライクリーニング方法が採用され
ている。
膜を成膜する場合には、被成膜基板である半導体ウエハ
に膜が堆積するとともに、チャンバー壁にも堆積物が付
着する。このため、成膜終了後、次の成膜に先だってチ
ャンバー内をクリーニングする。この際のクリーニング
方法としては、チャンバー壁およびサセプターを加熱す
るとともにＣｌＦ3ガスをチャンバー内に導入して堆積
物を分解する方法、ＮＦ3ガス、ＳＦ6ガス、Ｃ2Ｆ6ガス
等をチャンバー内に導入し、これらのガスのプラズマを
形成して堆積物を分解する方法、および機械的に堆積物
を除去する方法等、ドライクリーニング方法が採用され
ている。
【０００６】このようにしてドライクリーニングした後
には、クリーニング残渣があるため、チャンバー内にお
いてパーティクルが増加する。したがって、クリーニン
グ後にサセプタを成膜温度まで昇温させても、その直後
はパーティクルが付着するため製品ウエハを用いて成膜
処理することができない。このため、従来は、実際の成
膜に先立って、ダミーウエハへの成膜を５枚程度行って
いる。すなわち、クリーニング残渣によるパーティクル
の影響をダミーウエハーを用いることにより回避してい
る。
には、クリーニング残渣があるため、チャンバー内にお
いてパーティクルが増加する。したがって、クリーニン
グ後にサセプタを成膜温度まで昇温させても、その直後
はパーティクルが付着するため製品ウエハを用いて成膜
処理することができない。このため、従来は、実際の成
膜に先立って、ダミーウエハへの成膜を５枚程度行って
いる。すなわち、クリーニング残渣によるパーティクル
の影響をダミーウエハーを用いることにより回避してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、ダミーウエハーを用いるため、その分コスト
が上昇するとともに、ダミーウエハを流す時間が必要で
あるためスループットが低下してしまう。本発明は、か
かる事情に鑑みてなされたものであって、チャンバー内
のクリーニング後ダミーウエハ等のダミーを用いること
なく成膜を行うことができるＣＶＤ成膜方法を提供する
ことを目的とする。
方法では、ダミーウエハーを用いるため、その分コスト
が上昇するとともに、ダミーウエハを流す時間が必要で
あるためスループットが低下してしまう。本発明は、か
かる事情に鑑みてなされたものであって、チャンバー内
のクリーニング後ダミーウエハ等のダミーを用いること
なく成膜を行うことができるＣＶＤ成膜方法を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、チャンバー内をクリーニングしてか
ら、チャンバー内に被処理基板を導入して基板上にＣＶ
Ｄにより薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法であって、成膜
終了後のチャンバー内をドライクリーニングする工程
と、次の成膜に至るまでの間ガス配管およびチャンバー
内を不活性ガスによりパージする工程と、その後、チャ
ンバー内に次の被処理基板を装入してその上にＣＶＤに
より薄膜を成膜する工程と、を具備することを特徴とす
るＣＶＤ成膜方法を提供する。
に、第１発明は、チャンバー内をクリーニングしてか
ら、チャンバー内に被処理基板を導入して基板上にＣＶ
Ｄにより薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法であって、成膜
終了後のチャンバー内をドライクリーニングする工程
と、次の成膜に至るまでの間ガス配管およびチャンバー
内を不活性ガスによりパージする工程と、その後、チャ
ンバー内に次の被処理基板を装入してその上にＣＶＤに
より薄膜を成膜する工程と、を具備することを特徴とす
るＣＶＤ成膜方法を提供する。
【０００９】第２発明は、チャンバー内をクリーニング
してから、チャンバー内に被処理基板を導入して基板上
にＣＶＤにより薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法であっ
て、成膜終了後のチャンバー内をドライクリーニングす
る工程と、次の成膜に至るまでの間ガス配管およびチャ
ンバー内を不活性ガスによりパージする工程と、その
後、チャンバー内の被処理基板支持用のサセプターに成
膜に用いる薄膜をプリコートする工程と、その後、チャ
ンバー内に次の被処理基板を装入してその上にＣＶＤに
より薄膜を成膜する工程と、を具備することを特徴とす
るＣＶＤ成膜方法を提供する。
してから、チャンバー内に被処理基板を導入して基板上
にＣＶＤにより薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法であっ
て、成膜終了後のチャンバー内をドライクリーニングす
る工程と、次の成膜に至るまでの間ガス配管およびチャ
ンバー内を不活性ガスによりパージする工程と、その
後、チャンバー内の被処理基板支持用のサセプターに成
膜に用いる薄膜をプリコートする工程と、その後、チャ
ンバー内に次の被処理基板を装入してその上にＣＶＤに
より薄膜を成膜する工程と、を具備することを特徴とす
るＣＶＤ成膜方法を提供する。
【００１０】第３発明は、上記第１発明または第２発明
において、前記ドライクリーニングする工程は、チャン
バー内へクリーニングガスを供給することによりなされ
ることを特徴とするＣＶＤ成膜方法を提供する。第４発
明は、第３発明において、前記ドライクリーニング工程
の間にチャンバー内にパージガスを供給することを特徴
とするＣＶＤ成膜方法を提供する。
において、前記ドライクリーニングする工程は、チャン
バー内へクリーニングガスを供給することによりなされ
ることを特徴とするＣＶＤ成膜方法を提供する。第４発
明は、第３発明において、前記ドライクリーニング工程
の間にチャンバー内にパージガスを供給することを特徴
とするＣＶＤ成膜方法を提供する。
【００１１】第５発明は、第４発明において、前記チャ
ンバー内へのガスの供給は多数のガス吐出孔が形成され
たシャワーヘッドによってなされ、前記ドライクリーニ
ング工程において、前記パージガスは、前記クリーニン
グガスが吐出していないガス吐出孔から吐出されること
を特徴とするＣＶＤ成膜方法を提供する。第６発明は、
第３発明ないし第５発明のいずれかにおいて、前記クリ
ーニング工程は、クリーニングガスとしてＣｌＦ3ガス
を用いることによって行われることを特徴とするＣＶＤ
成膜方法を提供する。
ンバー内へのガスの供給は多数のガス吐出孔が形成され
たシャワーヘッドによってなされ、前記ドライクリーニ
ング工程において、前記パージガスは、前記クリーニン
グガスが吐出していないガス吐出孔から吐出されること
を特徴とするＣＶＤ成膜方法を提供する。第６発明は、
第３発明ないし第５発明のいずれかにおいて、前記クリ
ーニング工程は、クリーニングガスとしてＣｌＦ3ガス
を用いることによって行われることを特徴とするＣＶＤ
成膜方法を提供する。
【００１２】第７発明は、チャンバー内をクリーニング
してから、チャンバー内に被処理基板を導入して基板上
にＣＶＤによりＴｉ膜またはＴｉＮ膜を形成するＣＶＤ
成膜方法であって、成膜終了後のチャンバー内にＣｌＦ
3ガスを供給してチャンバー内をクリーニングする工程
と、次の成膜に至るまでの間ガス配管およびチャンバー
内を不活性ガスによりパージする工程と、その後、チャ
ンバー内の被処理基板支持用のサセプターにＴｉ膜また
はＴｉＮ膜をプリコートする工程と、その後、チャンバ
ー内に次の被処理基板を装入し、チャンバー内に反応ガ
スを供給して基板上にＣＶＤによりＴｉ膜またはＴｉＮ
膜を成膜する工程と、を具備することを特徴とするＣＶ
Ｄ成膜方法を提供する。
してから、チャンバー内に被処理基板を導入して基板上
にＣＶＤによりＴｉ膜またはＴｉＮ膜を形成するＣＶＤ
成膜方法であって、成膜終了後のチャンバー内にＣｌＦ
3ガスを供給してチャンバー内をクリーニングする工程
と、次の成膜に至るまでの間ガス配管およびチャンバー
内を不活性ガスによりパージする工程と、その後、チャ
ンバー内の被処理基板支持用のサセプターにＴｉ膜また
はＴｉＮ膜をプリコートする工程と、その後、チャンバ
ー内に次の被処理基板を装入し、チャンバー内に反応ガ
スを供給して基板上にＣＶＤによりＴｉ膜またはＴｉＮ
膜を成膜する工程と、を具備することを特徴とするＣＶ
Ｄ成膜方法を提供する。
【００１３】第８発明は、第７発明において、前記チャ
ンバー内へのガスの供給は多数のガス吐出孔が形成され
たシャワーヘッドによってなされ、前記ドライクリーニ
ング工程において、シャワーヘッドのガス吐出孔の一部
からＣｌＦ3ガスをチャンバー内に供給するとともに、
ＣｌＦ3が吐出していないガス吐出孔から不活性ガスを
チャンバー内へ供給することを特徴とするＣＶＤ成膜方
法を提供する。
ンバー内へのガスの供給は多数のガス吐出孔が形成され
たシャワーヘッドによってなされ、前記ドライクリーニ
ング工程において、シャワーヘッドのガス吐出孔の一部
からＣｌＦ3ガスをチャンバー内に供給するとともに、
ＣｌＦ3が吐出していないガス吐出孔から不活性ガスを
チャンバー内へ供給することを特徴とするＣＶＤ成膜方
法を提供する。
【００１４】第１発明においては、成膜後にチャンバー
内をドライクリーニングし、その後、次の成膜に至るま
での昇温の間、ガス配管およびチャンバー内を不活性ガ
スでパージするので、チャンバー内のクリーニング残渣
を速やかにチャンバー外に排除することができ、パーテ
ィクルの影響を排除することができる。したがって、ダ
ミーウエハ等のダミーを用いずに、成膜のための昇温終
了後即座に製品の成膜を行うことができるので、ダミー
の分のコストを削減することができるとともに、ダミー
を流す時間を省略することができ、スループットが向上
する。
内をドライクリーニングし、その後、次の成膜に至るま
での昇温の間、ガス配管およびチャンバー内を不活性ガ
スでパージするので、チャンバー内のクリーニング残渣
を速やかにチャンバー外に排除することができ、パーテ
ィクルの影響を排除することができる。したがって、ダ
ミーウエハ等のダミーを用いずに、成膜のための昇温終
了後即座に製品の成膜を行うことができるので、ダミー
の分のコストを削減することができるとともに、ダミー
を流す時間を省略することができ、スループットが向上
する。
【００１５】また、第２発明においては、ガス配管およ
びチャンバー内を不活性ガスでパージした後、チャンバ
ー内の被処理基板支持用のサセプターに成膜に用いる薄
膜をプリコートし、その後製品の成膜を行うので、一枚
目の被処理基板と二枚目以降の被処理基板の成膜条件を
略同一にすることができ、安定した成膜処理を行うこと
ができるとともに、パーティクルを一層低減することが
できるといった効果が付加される。
びチャンバー内を不活性ガスでパージした後、チャンバ
ー内の被処理基板支持用のサセプターに成膜に用いる薄
膜をプリコートし、その後製品の成膜を行うので、一枚
目の被処理基板と二枚目以降の被処理基板の成膜条件を
略同一にすることができ、安定した成膜処理を行うこと
ができるとともに、パーティクルを一層低減することが
できるといった効果が付加される。
【００１６】第３発明においては、チャンバー内へクリ
ーニングガスを供給することによりドライクリーニング
がなされるので簡便であり、また、第４発明では、ドラ
イクリーニング工程においてクリーニングガスを供給し
ながら、不活性ガスでパージするのでクリーンニングの
際にも配管やチャンバーに付着したクリーニング残渣を
排除することができる
ーニングガスを供給することによりドライクリーニング
がなされるので簡便であり、また、第４発明では、ドラ
イクリーニング工程においてクリーニングガスを供給し
ながら、不活性ガスでパージするのでクリーンニングの
際にも配管やチャンバーに付着したクリーニング残渣を
排除することができる
【００１７】第５発明および第８発明においては、ガス
の供給がシャワーヘッドによってなされ、ドライクリー
ニング工程において、前記パージガスは、前記クリーニ
ングガスが吐出していないガス吐出孔から吐出されるの
で、ガス吐出孔内にクリーニング残渣が付着することが
回避される。第６発明においては、クリーニングガスと
してプラズマレスクリーニングが可能なＣｌＦ3ガスを
用いることによってクリーニングが行われるので、クリ
ーニングの際にＣｌＦ3ガスを導入した際に、チャンバ
ー壁およびサセプターを加熱するのみでクリーニングが
行えるので極めて簡便である。
の供給がシャワーヘッドによってなされ、ドライクリー
ニング工程において、前記パージガスは、前記クリーニ
ングガスが吐出していないガス吐出孔から吐出されるの
で、ガス吐出孔内にクリーニング残渣が付着することが
回避される。第６発明においては、クリーニングガスと
してプラズマレスクリーニングが可能なＣｌＦ3ガスを
用いることによってクリーニングが行われるので、クリ
ーニングの際にＣｌＦ3ガスを導入した際に、チャンバ
ー壁およびサセプターを加熱するのみでクリーニングが
行えるので極めて簡便である。
【００１８】第７発明においては、Ｔｉ膜またはＴｉＮ
膜を成膜後に、チャンバー内をＣｌＦ３でドライクリー
ニングし、その後次の成膜に至るまでの昇温の間、ガス
配管およびチャンバー内を不活性ガスでパージし、さら
にサセプターにＴｉ膜またはＴｉＮ膜をプリコートした
後に、Ｔｉ膜またはＴｉＮ膜を成膜するので、プラズマ
レスクリーニングにより効率良くクリーニングを行うこ
とができるとともに、チャンバー内のクリーニング残渣
を速やかにチャンバー外に排除することができることで
ダミーが不要となり、さらにプリコートにより安定した
成膜処理およびさらなるパーティクル低減を実現するこ
とができる。
膜を成膜後に、チャンバー内をＣｌＦ３でドライクリー
ニングし、その後次の成膜に至るまでの昇温の間、ガス
配管およびチャンバー内を不活性ガスでパージし、さら
にサセプターにＴｉ膜またはＴｉＮ膜をプリコートした
後に、Ｔｉ膜またはＴｉＮ膜を成膜するので、プラズマ
レスクリーニングにより効率良くクリーニングを行うこ
とができるとともに、チャンバー内のクリーニング残渣
を速やかにチャンバー外に排除することができることで
ダミーが不要となり、さらにプリコートにより安定した
成膜処理およびさらなるパーティクル低減を実現するこ
とができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発
明に係るＣＶＤ成膜方法を実施するためのＴｉＮ成膜装
置を示す断面図である。この成膜装置は、気密に構成さ
れた略円筒状のチャンバー１を有しており、その中には
被処理体である半導体ウエハＷを水平に支持するための
サセプター２が円筒状の支持部材３により支持された状
態で配置されている。サセプター２の外縁部には半導体
ウエハＷをガイドするためのガイドリング４が設けられ
ている。また、サセプター２にはヒーター５が埋め込ま
れており、このヒーター５は電源６から給電されること
により被処理体である半導体ウエハＷを所定の温度に加
熱する。電源６にはコントローラー７が接続されてお
り、これにより図示しない温度センサーの信号に応じて
ヒーター５の出力が制御される。
明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発
明に係るＣＶＤ成膜方法を実施するためのＴｉＮ成膜装
置を示す断面図である。この成膜装置は、気密に構成さ
れた略円筒状のチャンバー１を有しており、その中には
被処理体である半導体ウエハＷを水平に支持するための
サセプター２が円筒状の支持部材３により支持された状
態で配置されている。サセプター２の外縁部には半導体
ウエハＷをガイドするためのガイドリング４が設けられ
ている。また、サセプター２にはヒーター５が埋め込ま
れており、このヒーター５は電源６から給電されること
により被処理体である半導体ウエハＷを所定の温度に加
熱する。電源６にはコントローラー７が接続されてお
り、これにより図示しない温度センサーの信号に応じて
ヒーター５の出力が制御される。
【００２０】チャンバー１の天壁１ａには、シャワーヘ
ッド１０が設けられている。このシャワーヘッドには多
数のガス吐出孔１０ａおよび１０ｂが交互に形成されて
いる。ガス吐出孔１０ａにはＴｉＣｌ4源２１が配管１
３およびそこから分岐した配管１１を介して接続されて
おり、ガス吐出孔１０ｂにはＮＨ3源１９が配管１４お
よびそこから分岐した配管１２を介して接続されてい
る。すなわち、シャワーヘッド１０は、マトリックスタ
イプであり、反応ガスであるＴｉＣｌ4ガスおよびＮＨ3
ガスが交互に形成された異なる吐出孔から吐出し、吐出
後に混合されるポストミックス方式が採用されている。
ッド１０が設けられている。このシャワーヘッドには多
数のガス吐出孔１０ａおよび１０ｂが交互に形成されて
いる。ガス吐出孔１０ａにはＴｉＣｌ4源２１が配管１
３およびそこから分岐した配管１１を介して接続されて
おり、ガス吐出孔１０ｂにはＮＨ3源１９が配管１４お
よびそこから分岐した配管１２を介して接続されてい
る。すなわち、シャワーヘッド１０は、マトリックスタ
イプであり、反応ガスであるＴｉＣｌ4ガスおよびＮＨ3
ガスが交互に形成された異なる吐出孔から吐出し、吐出
後に混合されるポストミックス方式が採用されている。
【００２１】また、配管１３には、クリーニングガスで
あるＣｌＦ3源１２に接続された配管１５が接続されて
おり、バルブ２３を切り替えることにより、配管１１お
よび吐出孔１０ａを介してクリーニングガスであるＣｌ
Ｆ3ガスがチャンバー１内に供給される。一方、配管１
４には、Ｎ2源２０に接続された配管１６が接続されて
おり、バルブ２４を切り替えることにより、配管１２お
よび吐出孔１０ｂを介してＮ2ガスがチャンバー１内に
供給される。また、Ｎ2ガスの配管１６はバルブ２５を
介して配管１３にも接続されている。また、配管１４に
は、ＭＭＨ源１８から延びる配管１７が接続されてお
り、配管１４，１２を介してガス吐出孔１０ｂからチャ
ンバー１内にＭＭＨガスも供給可能となっている。な
お、各ガス源からの配管には、いずれもバルブ２６およ
びマスフローコントローラー２７が設けられている。
あるＣｌＦ3源１２に接続された配管１５が接続されて
おり、バルブ２３を切り替えることにより、配管１１お
よび吐出孔１０ａを介してクリーニングガスであるＣｌ
Ｆ3ガスがチャンバー１内に供給される。一方、配管１
４には、Ｎ2源２０に接続された配管１６が接続されて
おり、バルブ２４を切り替えることにより、配管１２お
よび吐出孔１０ｂを介してＮ2ガスがチャンバー１内に
供給される。また、Ｎ2ガスの配管１６はバルブ２５を
介して配管１３にも接続されている。また、配管１４に
は、ＭＭＨ源１８から延びる配管１７が接続されてお
り、配管１４，１２を介してガス吐出孔１０ｂからチャ
ンバー１内にＭＭＨガスも供給可能となっている。な
お、各ガス源からの配管には、いずれもバルブ２６およ
びマスフローコントローラー２７が設けられている。
【００２２】チャンバー１の底壁１ｂには、排気管８が
接続されており、この排気管には真空ポンプ９が接続さ
れている。そしてこの真空ポンプ９を作動させることに
よりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することが
できる。
接続されており、この排気管には真空ポンプ９が接続さ
れている。そしてこの真空ポンプ９を作動させることに
よりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することが
できる。
【００２３】このような装置によりＴｉＮ膜を成膜する
には、まず、チャンバー１内に半導体ウエハＷを装入
し、ヒーター５によりウエハＷを例えば４５０〜６００
℃の温度に加熱しながら、真空ポンプ９により真空引き
して高真空状態にし、引き続き、Ｎ2ガスおよびＮＨ3ガ
スを所定の流量比、例えばＮ2ガス：５０〜５００SCC
M、ＮＨ3ガス：２００〜４００SCCMでチャンバー１内に
導入してチャンバー１内を例えば１〜１０Torr にし、
プリアニールを行う。次に、チャンバー１内を例えば
０．１〜１Torrにし、Ｎ2ガスおよびＮＨ3ガスの流量を
維持したまま、ＴｉＣｌ4を例えば５〜２０SCCMの流量
で５〜２０秒間程度プリフローし、引き続き同じ条件で
ＴｉＮ膜の成膜を所定時間行う。その後、ＮＨ3ガス雰
囲気でのアフターアニールを行い成膜を終了する。な
お、半導体ウエハＷをチャンバー１に装入してから成膜
終了までの間、パージガスとして例えばＮ2ガスを所定
量流しておくことが好ましい。また、成膜の際にＮＨ3
ガスとＭＭＨガスを併用しても構わない。成膜終了後、
半導体ウエハＷをチャンバー１から搬出する。
には、まず、チャンバー１内に半導体ウエハＷを装入
し、ヒーター５によりウエハＷを例えば４５０〜６００
℃の温度に加熱しながら、真空ポンプ９により真空引き
して高真空状態にし、引き続き、Ｎ2ガスおよびＮＨ3ガ
スを所定の流量比、例えばＮ2ガス：５０〜５００SCC
M、ＮＨ3ガス：２００〜４００SCCMでチャンバー１内に
導入してチャンバー１内を例えば１〜１０Torr にし、
プリアニールを行う。次に、チャンバー１内を例えば
０．１〜１Torrにし、Ｎ2ガスおよびＮＨ3ガスの流量を
維持したまま、ＴｉＣｌ4を例えば５〜２０SCCMの流量
で５〜２０秒間程度プリフローし、引き続き同じ条件で
ＴｉＮ膜の成膜を所定時間行う。その後、ＮＨ3ガス雰
囲気でのアフターアニールを行い成膜を終了する。な
お、半導体ウエハＷをチャンバー１に装入してから成膜
終了までの間、パージガスとして例えばＮ2ガスを所定
量流しておくことが好ましい。また、成膜の際にＮＨ3
ガスとＭＭＨガスを併用しても構わない。成膜終了後、
半導体ウエハＷをチャンバー１から搬出する。
【００２４】成膜後のチャンバー１およびサセプター２
にはＴｉＮが堆積しているため、チャンバー１内のクリ
ーニングを行う。このクリーニングに際しては、成膜用
のＴｉＣｌ4ガスおよびＮＨ3ガスの供給を停止し、バル
ブ２３を開いてＣｌＦ3源１２から配管１５および配管
１１を通ってガス吐出孔１０ａからチャンバー１内へＣ
ｌＦ3ガスを供給する。この際に、サセプター２のヒー
ター５およびチャンバーの壁部に設けられたヒーター
（図示せず）によりサセプター２およびチャンバー壁を
例えば３００℃程度に加熱する。ＣｌＦ3は反応性が高
いため、このように加熱するのみでＴｉＮと反応してガ
ス成分であるフッ化チタンを生成し、チャンバー外へ排
出することができる。すなわちクリーニングガスとして
ＣｌＦ3を用いることによりプラズマレスクリーニング
が可能であり、極めて簡便にクリーニングを行うことが
できる。
にはＴｉＮが堆積しているため、チャンバー１内のクリ
ーニングを行う。このクリーニングに際しては、成膜用
のＴｉＣｌ4ガスおよびＮＨ3ガスの供給を停止し、バル
ブ２３を開いてＣｌＦ3源１２から配管１５および配管
１１を通ってガス吐出孔１０ａからチャンバー１内へＣ
ｌＦ3ガスを供給する。この際に、サセプター２のヒー
ター５およびチャンバーの壁部に設けられたヒーター
（図示せず）によりサセプター２およびチャンバー壁を
例えば３００℃程度に加熱する。ＣｌＦ3は反応性が高
いため、このように加熱するのみでＴｉＮと反応してガ
ス成分であるフッ化チタンを生成し、チャンバー外へ排
出することができる。すなわちクリーニングガスとして
ＣｌＦ3を用いることによりプラズマレスクリーニング
が可能であり、極めて簡便にクリーニングを行うことが
できる。
【００２５】この場合に、ガス吐出孔１０ｂからはＣｌ
Ｆ3ガスが吐出しないため、このままでは図２に示すよ
うに、クリーニング残渣（ＴｉＦ4など）３０がガス吐
出孔１０ｂの内壁に付着することとなる。このようにク
リーニング残渣が付着すると、次の成膜時にはがれてパ
ーティクルとなる。したがって、バルブ２４を開いて、
図３に示すように、パージガスであるＮ2ガスをガス吐
出孔１０ｂから吐出させて、ガス吐出孔１０ｂの内壁へ
クリーニング残渣３０が付着することを防止することが
好ましい。
Ｆ3ガスが吐出しないため、このままでは図２に示すよ
うに、クリーニング残渣（ＴｉＦ4など）３０がガス吐
出孔１０ｂの内壁に付着することとなる。このようにク
リーニング残渣が付着すると、次の成膜時にはがれてパ
ーティクルとなる。したがって、バルブ２４を開いて、
図３に示すように、パージガスであるＮ2ガスをガス吐
出孔１０ｂから吐出させて、ガス吐出孔１０ｂの内壁へ
クリーニング残渣３０が付着することを防止することが
好ましい。
【００２６】クリーニング終了後、成膜のための昇温を
行うが、この際に、チャンバー１内にパージガスとして
Ｎ2ガスを供給する。この場合にはバルブ２４および２
５を開いてガス吐出孔１０ａ，１０ｂの両方からＮ2ガ
スを供給することが好ましい。クリーニング後にはクリ
ーニング残渣が存在しているが、このように配管および
チャンバー１内をパージすることにより、クリーニング
残渣を排気管８から速やかに排出させることができる。
したがって、その後の成膜の際に、クリーニング残渣に
起因するパーティクルの発生を著しく減少させることが
できる。このようにクリーニング残渣に起因するパーテ
ィクルの発生が減少することから、従来用いられていた
ダミーウエハが不要となる。
行うが、この際に、チャンバー１内にパージガスとして
Ｎ2ガスを供給する。この場合にはバルブ２４および２
５を開いてガス吐出孔１０ａ，１０ｂの両方からＮ2ガ
スを供給することが好ましい。クリーニング後にはクリ
ーニング残渣が存在しているが、このように配管および
チャンバー１内をパージすることにより、クリーニング
残渣を排気管８から速やかに排出させることができる。
したがって、その後の成膜の際に、クリーニング残渣に
起因するパーティクルの発生を著しく減少させることが
できる。このようにクリーニング残渣に起因するパーテ
ィクルの発生が減少することから、従来用いられていた
ダミーウエハが不要となる。
【００２７】成膜温度に達すると、パージ工程を終了さ
せ、次の半導体ウエハをチャンバー内に搬入して成膜処
理を実施するのであるが、次に成膜すべき半導体ウエハ
Ｗの搬入に先立って、サセプタ２をプリコートすること
が好ましい。プリコートは、半導体ウエハを装入せずに
成膜と同じ条件設定でサセプタに膜を形成することであ
り、このプリコートにより一枚目のウエハと二枚目以降
のウエハの成膜条件を略同一にすることができ、安定し
た成膜処理ができるとともに、パーティクルを一層低減
することが可能となる。
せ、次の半導体ウエハをチャンバー内に搬入して成膜処
理を実施するのであるが、次に成膜すべき半導体ウエハ
Ｗの搬入に先立って、サセプタ２をプリコートすること
が好ましい。プリコートは、半導体ウエハを装入せずに
成膜と同じ条件設定でサセプタに膜を形成することであ
り、このプリコートにより一枚目のウエハと二枚目以降
のウエハの成膜条件を略同一にすることができ、安定し
た成膜処理ができるとともに、パーティクルを一層低減
することが可能となる。
【００２８】以上のようなクリーニング工程および成膜
工程を含む一連の工程のフローを図４に示す。また、比
較のため、従来の工程のフローを図５に示す。これらの
図に示すように、本発明にしたがって成膜に先立つ昇温
の際に配管およびチャンバー内をパージすることにより
ダミーウエハが不要となり、その分従来よりも処理時間
を短縮することができ、スループットが向上する。ま
た、プリコートは短時間でよいため、従来ダミーウエハ
を流していた時間よりも十分に短く、プリコートを付加
してもスループット向上効果は損なわれない。
工程を含む一連の工程のフローを図４に示す。また、比
較のため、従来の工程のフローを図５に示す。これらの
図に示すように、本発明にしたがって成膜に先立つ昇温
の際に配管およびチャンバー内をパージすることにより
ダミーウエハが不要となり、その分従来よりも処理時間
を短縮することができ、スループットが向上する。ま
た、プリコートは短時間でよいため、従来ダミーウエハ
を流していた時間よりも十分に短く、プリコートを付加
してもスループット向上効果は損なわれない。
【００２９】以上はＴｉＮ膜の成膜について説明した
が、Ｔｉ膜を形成する場合もほぼ類似した工程で行われ
る。ただし、Ｔｉ膜の場合成膜ガスとしてＴｉＣｌ4お
よびＨ2を用いる点が異なっている。
が、Ｔｉ膜を形成する場合もほぼ類似した工程で行われ
る。ただし、Ｔｉ膜の場合成膜ガスとしてＴｉＣｌ4お
よびＨ2を用いる点が異なっている。
【００３０】次に、以上のようなパージ工程およびプリ
コートの効果を実際に把握した結果について説明する。
図６は、実際に本発明の方法を実施した際の各工程にお
けるパーティクル数を測定した結果を示す図である。こ
こでは６インチウエハをモニターとして用い、その表面
の０．２〜３．０μｍ径のパーティクルの数を測定し
た。この図に示すように、クリーニング後には６８４個
ものパーティクルが存在していたのに対し、パージ後に
は１４個と激減した。また、プリコートを行うことによ
りさらにパーティクル数が減少し、その個数はわずか４
個であった。このように、本発明によりクリーニング残
渣によるパーティクルを著しく減少させることができ、
ダミーウエハを用いることなく成膜を行うことができ
る。
コートの効果を実際に把握した結果について説明する。
図６は、実際に本発明の方法を実施した際の各工程にお
けるパーティクル数を測定した結果を示す図である。こ
こでは６インチウエハをモニターとして用い、その表面
の０．２〜３．０μｍ径のパーティクルの数を測定し
た。この図に示すように、クリーニング後には６８４個
ものパーティクルが存在していたのに対し、パージ後に
は１４個と激減した。また、プリコートを行うことによ
りさらにパーティクル数が減少し、その個数はわずか４
個であった。このように、本発明によりクリーニング残
渣によるパーティクルを著しく減少させることができ、
ダミーウエハを用いることなく成膜を行うことができ
る。
【００３１】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れることなく種々変形可能である。上記実施の形態で
は、クリーニングガスとしてＣｌＦ3を用いてプラズマ
クリーニングを行った例を示したが、これに限らず、Ｎ
Ｆ3ガス、Ｃ2Ｆ2ガス、ＳＦ6ガス等のプラズマを形成し
てプラズマクリーニングを行う場合にも適用可能であ
る。また、ガスを用いず機械的なクリーニングを行う場
合にも適用可能である。要するに、本発明はドライ環境
でクリーニングを行うドライクリーニングであればよ
い。さらに、パージするための不活性ガスはＮ２ガスに
限らず、ＨｅやＡｒ等、他の不活性ガスを用いてもよ
い。
れることなく種々変形可能である。上記実施の形態で
は、クリーニングガスとしてＣｌＦ3を用いてプラズマ
クリーニングを行った例を示したが、これに限らず、Ｎ
Ｆ3ガス、Ｃ2Ｆ2ガス、ＳＦ6ガス等のプラズマを形成し
てプラズマクリーニングを行う場合にも適用可能であ
る。また、ガスを用いず機械的なクリーニングを行う場
合にも適用可能である。要するに、本発明はドライ環境
でクリーニングを行うドライクリーニングであればよ
い。さらに、パージするための不活性ガスはＮ２ガスに
限らず、ＨｅやＡｒ等、他の不活性ガスを用いてもよ
い。
【００３２】上記例ではＴｉＮ膜またはＴｉ膜を成膜す
る場合について示したが、これに限らずＣＶＤで薄膜を
形成する場合すべてに適用可能である。さらに、被処理
基板としては、半導体ウエハに限らず他のものであって
もよく、また、基板上に他の層を形成したものであって
もよい。
る場合について示したが、これに限らずＣＶＤで薄膜を
形成する場合すべてに適用可能である。さらに、被処理
基板としては、半導体ウエハに限らず他のものであって
もよく、また、基板上に他の層を形成したものであって
もよい。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
成膜後にチャンバー内をドライクリーニングし、その
後、次の成膜に至るまでの昇温の間、ガス配管およびチ
ャンバー内を不活性ガスでパージするので、チャンバー
内のクリーニング残渣を速やかにチャンバー外に排除す
ることができ、パーティクルの影響を排除することがで
きる。したがって、ダミーウエハ等のダミーを用いず
に、成膜のための昇温終了後即座に製品の成膜を行うこ
とができるので、ダミーウエハの分のコストを削減する
ことができるとともに、ダミーを流す時間を省略するこ
とができ、スループットが向上する。また、さらにパー
ジ後、チャンバー内のサセプターに成膜に用いる薄膜を
プリコートし、その後製品の成膜を行うことにより、一
枚目の被処理基板と二枚目以降の被処理基板の成膜条件
を略同一にすることができ、安定した成膜処理を行うこ
とができるとともに、パーティクルを一層低減すること
ができる。
成膜後にチャンバー内をドライクリーニングし、その
後、次の成膜に至るまでの昇温の間、ガス配管およびチ
ャンバー内を不活性ガスでパージするので、チャンバー
内のクリーニング残渣を速やかにチャンバー外に排除す
ることができ、パーティクルの影響を排除することがで
きる。したがって、ダミーウエハ等のダミーを用いず
に、成膜のための昇温終了後即座に製品の成膜を行うこ
とができるので、ダミーウエハの分のコストを削減する
ことができるとともに、ダミーを流す時間を省略するこ
とができ、スループットが向上する。また、さらにパー
ジ後、チャンバー内のサセプターに成膜に用いる薄膜を
プリコートし、その後製品の成膜を行うことにより、一
枚目の被処理基板と二枚目以降の被処理基板の成膜条件
を略同一にすることができ、安定した成膜処理を行うこ
とができるとともに、パーティクルを一層低減すること
ができる。
【図１】本発明に係るＣＶＤ成膜方法を実施するための
ＴｉＮ成膜装置を示す断面図。
ＴｉＮ成膜装置を示す断面図。
【図２】シャワーヘッドからクリーニングガスを吐出さ
せた状態を示す断面図。
せた状態を示す断面図。
【図３】シャワーヘッドからクリーニングガスおよびパ
ージガスを吐出させた状態を示す断面図。
ージガスを吐出させた状態を示す断面図。
【図４】本発明の一連の工程のフローを示す図。
【図５】従来方法の一連の工程のフローを示す図。
【図６】本発明の効果を示す図。
１……チャンバー ２……サセプター ５……ヒーター ８……排気管 ９……真空ポンプ １０……シャワーヘッド １０ａ，１０ｂ……ガス吐出孔 １９……ＮＨ3源 ２０……Ｎ2源 ２１……ＴｉＣｌ4源 ２２……ＣｌＦ3源 ３０……クリーニング残渣 Ｗ……半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 隆也 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 チャンバー内をクリーニングしてから、
チャンバー内に被処理基板を導入して基板上にＣＶＤに
より薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法であって、 成膜終了後のチャンバー内をドライクリーニングする工
程と、 次の成膜に至るまでの間ガス配管およびチャンバー内を
不活性ガスによりパージする工程と、 その後、チャンバー内に次の被処理基板を装入してその
上にＣＶＤにより薄膜を成膜する工程と、を具備するこ
とを特徴とするＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項２】 チャンバー内をクリーニングしてから、
チャンバー内に被処理基板を導入して基板上にＣＶＤに
より薄膜を形成するＣＶＤ成膜方法であって、 成膜終了後のチャンバー内をドライクリーニングする工
程と、 次の成膜に至るまでの間ガス配管およびチャンバー内を
不活性ガスによりパージする工程と、 その後、チャンバー内の被処理基板支持用のサセプター
に成膜に用いる薄膜をプリコートする工程と、 その後、チャンバー内に次の被処理基板を装入してその
上にＣＶＤにより薄膜を成膜する工程と、を具備するこ
とを特徴とするＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項３】 前記ドライクリーニングする工程は、チ
ャンバー内へクリーニングガスを供給することによりな
されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
のＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項４】 前記ドライクリーニング工程の間にチャ
ンバー内にパージガスを供給することを特徴とする請求
項３に記載のＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項５】 前記チャンバー内へのガスの供給は多数
のガス吐出孔が形成されたシャワーヘッドによってなさ
れ、前記ドライクリーニング工程において、前記パージ
ガスは、前記クリーニングガスが吐出していないガス吐
出孔から吐出されることを特徴とする請求項４に記載の
ＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項６】 前記クリーニング工程は、クリーニング
ガスとしてＣｌＦ3ガスを用いることによって行われる
ことを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１
項に記載のＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項７】 チャンバー内をクリーニングしてから、
チャンバー内に被処理基板を導入して基板上にＣＶＤに
よりＴｉ膜またはＴｉＮ膜を形成するＣＶＤ成膜方法で
あって、 成膜終了後のチャンバー内にＣｌＦ3ガスを供給してチ
ャンバー内をクリーニングする工程と、 次の成膜に至るまでの間によりガス配管およびチャンバ
ー内を不活性ガスによりパージする工程と、 その後、チャンバー内の被処理基板支持用のサセプター
にＴｉ膜またはＴｉＮ膜をプリコートする工程と、 その後、チャンバー内に次の被処理基板を装入し、チャ
ンバー内に反応ガスを供給して基板上にＣＶＤによりＴ
ｉ膜またはＴｉＮ膜を成膜する工程と、を具備すること
を特徴とするＣＶＤ成膜方法。 - 【請求項８】 前記チャンバー内へのガスの供給は多数
のガス吐出孔が形成されたシャワーヘッドによってなさ
れ、前記ドライクリーニング工程において、シャワーヘ
ッドのガス吐出孔の一部からＣｌＦ3ガスをチャンバー
内に供給するとともに、ＣｌＦ3が吐出していないガス
吐出孔から不活性ガスをチャンバー内へ供給することを
特徴とする請求項７に記載のＣＶＤ成膜方法。
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