JPWO2007105432A1 - Ti系膜の成膜方法および記憶媒体 - Google Patents

Ti系膜の成膜方法および記憶媒体 Download PDF

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Abstract

ウエハWを収容するチャンバ31内において、少なくとも表面がNi含有材料からなるシャワーヘッド40からTiCl4ガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ31内に配置されたウエハWの表面にTi膜を成膜するにあたり、シャワーヘッド40の温度を300℃以上450℃未満の温度にし、TiCl4ガス流量を1〜12mL/min(sccm)にするか、またはTiCl4ガス分圧を0.1〜2.5Paにして所定枚数のウエハWに対してTi膜を成膜し、その後、シャワーヘッド40の温度を200〜300℃にしてチャンバ31内にClF3ガスを導入してチャンバ31内をクリーニングする。

Description

本発明は、チャンバ内においてシャワーヘッドからTiClガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ内に配置された被処理基板の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)に成膜処理、エッチング処理等の種々のガス処理が施される。このようなガス処理は、ウエハをチャンバ内に収容し、チャンバ内を減圧しつつ反応性ガス(腐食性ガス)、例えばCl、F等のハロゲンを含む処理ガスを供給することにより行われる。例えばTi,TiN等のTi系膜のCVD成膜処理では、ウエハを例えば700℃程度まで加熱し、必要に応じて処理ガスをプラズマ化し、所定の減圧下で処理ガス(成膜ガス)であるTiClガスと還元ガス等をチャンバ内に導入して成膜処理が行われる。
一方、チャンバ内に設けられたシャワーヘッドの材料としては、従来、Al合金(例えばJIS A 5052)やステンレス鋼が用いられていたが、TiClガスのようなハロゲン含有ガスを用いたガス処理では、これらの構成成分であるAl,Fe,Cu等がガス処理により副産するHClやHF等のハロゲン化水素と反応し、これらの金属ハロゲン化物が生成する。そして、このような金属ハロゲン化物は減圧に保持されたチャンバ内では高蒸気圧性であり容易に気化し、チャンバ内に拡散することによりチャンバ内でパーティクルとなったり、成膜時に堆積物中に取り込まれ、ウエハ上でメタルコンタミネーションとなってしまうという問題がある。
このようなメタルコンタミネーションはウエハのコンタクトホール底部に形成されたSi拡散層に混入してSi中を容易に拡散し、耐電圧やオーミック性等のトランジスタ特性を劣化させるおそれがある。
近時、ウエハ上に形成されるパターンの微細化が進んでおり、コンタクトホールはφ0.13μm程度まで微細化され、Si拡散層も80nm程度まで微細化されている。このようにSi拡散層の深さが浅い接合(シャロージャンクション)が使用されるにつれて、上述したメタルコンタミネーションによるトランジスタ特性の劣化が顕著になってきており、メタルコンタミネーションの低減化の要求が益々強くなっている。このようなメタルコンタミネーションの低減化は、特に、CVDによるメタル成膜において極めて重要である。
このような問題を解決する技術として、特開2003−313666号公報には、シャワーヘッド等のチャンバ内部材の表面をNi等で被覆する技術が開示されている。Niはハロゲンを含有するガスが接触するとハロゲン化物を生成するが、Niハロゲン化物は蒸気圧が低く蒸発しにくいため、チャンバ内でパーティクルとなり難く、ウエハのメタルコンタミネーションの低減を図ることができる。
しかしながら、このようにシャワーヘッドの表面をNiで構成した場合には、Ti膜等を成膜後に、シャワーヘッド表面が反応して黒色の反応物が形成されることがあり、この反応物は容易に剥離してパーティクルとなってしまう。また、このような反応物によりシャワーヘッドの分割可能部位を強固に拡散接合してしまう。しかも、このような化合物が一旦形成されると、従来のドライクリーニング条件では除去が困難である。
本発明の目的は、少なくとも表面がNi含有材料からなるシャワーヘッドを設けたチャンバ内で処理ガスとしてTiClを用いてTi系膜を形成する場合に、シャワーヘッドへの反応物の形成を抑制し、かつ形成された反応物も効果的に除去することができるTi系膜の成膜方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明者らは、まず、ガス吐出部材であるシャワーヘッドの表面に形成されている黒色の反応物について調査した。その結果、NiとTiとを含む物質であることが判明した。このことから、処理ガスであるTiClやこれが還元されて形成されたTiCl、Tiがシャワーヘッドを構成するNiと反応して黒色の化合物が形成されたことを知見した。このような知見に基づき、本発明では、成膜の際のガス吐出部材の温度を低下させ、かつTiClガスの供給量を減少させてこのような反応を抑制するようにし、また、クリーニングの際の温度を上昇させることにより、たとえ上記のような化合物が形成されても十分に除去できるようにした。
すなわち、本発明の第1の観点によれば、チャンバ内において、少なくとも表面がNi含有材料からなるガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ内に配置された被処理体の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法であって、前記ガス吐出部材の温度を300℃以上450℃未満にし、かつTiClガス流量を1〜12mL/min(sccm)にするか、またはTiClガス分圧を0.1〜2.5Paにして所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜することと、その後、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材の温度を200〜300℃にして前記チャンバ内にフッ素系のクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることと
を有する、Ti系膜の成膜方法が提供される。
また、本発明の第2の観点によれば、チャンバ内において、少なくとも表面がNi含有材料からなるガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ内に配置された被処理体の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法であって、前記ガス吐出部材が表面にNi含有材料が露出している状態である場合に、前記チャンバ内に被処理体を存在させない状態で、前記チャンバ内にパッシベーション用ガスを供給し、少なくとも前記ガス吐出部材表面にパッシベーション膜を形成することと、前記ガス吐出部材の温度を300℃以上450℃未満にし、かつTiClガス流量を1〜12mL/min(sccm)にするか、またはTiClガス分圧を0.1〜2.5Paにして所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜することと、その後、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材の温度を200〜300℃にして前記チャンバ内にフッ素系のクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることとを有する、Ti系膜の成膜方法が提供される。
上記第2の観点において、前記パッシベーション用ガスとして前記クリーニングガスを用いることができる。
上記第1または第2の観点において、前記Ti系膜の成膜に先立って、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させて少なくとも前記ガス吐出部材の表面にプリコート膜を形成することを実施することが好ましい。
また、典型的な実施形態として、前記所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜することと、前記チャンバ内をクリーニングすることとを複数回繰り返すようにすることができる。
前記Ti系膜としてはTi膜を用いることができ、この場合には、還元ガスとして水素ガスを用いることができる。また、Ti膜を成膜した後に窒化処理を施してもよい。
クリーニングガスとしては、ClFガスを用いることができる。また、ガス吐出部材としては、典型的に、被処理体と対向して設けられ、多数のガス吐出孔が形成されたシャワーヘッドを用いることができる。
本発明の第3の観点によれば、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、チャンバ内において、少なくとも表面がNi含有材料からなるガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ内に配置された被処理体の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法であって、前記ガス吐出部材の温度を300℃以上450℃未満にし、かつTiClガス流量を1〜12mL/min(sccm)にするか、またはTiClガス分圧を0.1〜2.5Paにして所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜することと、その後、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材の温度を200〜300℃にして前記チャンバ内にフッ素系のクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることとを有するTi系膜の成膜方法が行われるように前記成膜装置を制御させる、記憶媒体が提供される。
本発明の第4の観点によれば、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、チャンバ内において、少なくとも表面がNi含有材料からなるガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ内に配置された被処理体の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法であって、前記ガス吐出部材が表面にNi含有材料が露出している状態である場合に、前記チャンバ内に被処理体を存在させない状態で、前記チャンバ内にパッシベーション用ガスを供給し、少なくとも前記ガス吐出部材表面にパッシベーション膜を形成することと、前記ガス吐出部材の温度を300℃以上450℃未満にし、かつTiClガス流量を1〜12mL/min(sccm)にするか、またはTiClガス分圧を0.1〜2.5Paにして所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜することと、その後、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材の温度を200〜300℃にして前記チャンバ内にフッ素系のクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることとを有するTi系膜の成膜方法が行われるように前記成膜装置を制御させる、記憶媒体が提供される。
なお、本発明において、ガスの流量の単位はmL/minを用いているが、ガスは温度および気圧により体積が大きく変化するため、本発明では標準状態に換算した値を用いている。なお、標準状態に換算した流量は通常sccm(Standerd Cubic Centimeter per Minutes)で標記されるためsccmを併記している。ここにおける標準状態は、温度0℃(273.15K)、気圧1atm(101325Pa)の状態(STP)である。
本発明によれば、ガス吐出部材の温度を300℃以上450℃未満と低い温度にし、かつTiClガス流量を1〜12mL/min(sccm)と低流量にするか、またはTiClガス分圧を2.5Pa以下と低分圧にして所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜するので、ガス吐出部材のNiとTiとの反応を抑制することができる。また、その後のフッ素系のクリーニングガスによるチャンバ内のクリーニングをガス吐出部材の温度を従来よりも高い200〜300℃として行うので、NiTi系化合物が形成されてもクリーニング除去することができる。したがって、NiTi層が形成されることによるパーティクルの問題や部材間で拡散接合が生じるといった問題を極めて有効に解消することができる。また、パッシベーション膜を形成することにより、新品シャワーヘッドや化学再生洗浄した後におけるシャワーヘッドを用いた場合でもNiTi層の形成を効果的に抑制することができる。
本発明の一実施形態に係るTi系膜の成膜方法の実施に用いるTi膜成膜装置の一例を示す概略断面図。 本発明の一実施形態に係るTi系膜の成膜方法を示すフローチャート。 シャワーヘッドに形成していた黒色の化合物のテープ剥離後のX線回折によるNiのピーク強度およびTiのピーク強度を示す図。 パーティクルの組成分析の結果を示す図。 パーティクルの組成分析の結果を示す図。 本発明の範囲外の条件で成膜およびクリーニングを行った場合のパーティクルの発生状況を示す図。 本発明の範囲内の条件で成膜およびクリーニングを行った場合のパーティクルの発生状況を示す図。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るTi系膜の成膜方法の実施に用いるTi膜成膜装置の一例を示す概略断面図である。このTi膜成膜装置100は、略円筒状のチャンバ31を有している。このチャンバ31はアルミニウムまたはアルミニウム合金(例えばJIS A5052)からなる基材の内壁面にNiを含む内壁層31cが形成されている。Niを含む内壁層31cは、典型的には純NiまたはNi基合金で構成されている。内壁層31cを構成するNiはハロゲン含有処理ガスと反応して、低蒸気圧金属化合物を形成する。この内壁層31cは、例えば、イオンプレーティング、めっき、溶射等で形成される。
チャンバ31の内部には、被処理体であるウエハWを水平に支持するためのサセプタ32がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材33により支持された状態で配置されている。サセプタ32の外縁部にはウエハWをガイドするためのガイドリング34が設けられている。また、サセプタ32にはヒーター35が埋め込まれており、このヒーター35はヒーター電源36から給電されることにより被処理基板であるウエハWを所定の温度に加熱する。サセプタ32の表面近傍には電極38が埋設されており、この電極38は接地されている。なお、サセプタ32はセラミックス例えばAlNで構成することができ、この場合には、セラミックスヒーターが構成される。
チャンバ31の天壁31aには、絶縁部材39を介してガス吐出部材であるシャワーヘッド40が設けられている。このシャワーヘッド40は、上段ブロック体40a、中段ブロック体40b、下段ブロック体40cで構成されており、略円盤状をなしている。上段ブロック40aは、中段ブロック体40bおよび下段ブロック体40cとともにシャワーヘッド本体部を構成する水平部40dとこの水平部40dの外周上方に連続する環状支持部40eとを有し、凹状に形成されている。そして、この環状支持部40eによりシャワーヘッド40全体が支持されている。シャワーヘッド40はNiを含む材料で構成されており、典型的には純NiまたはNi基合金で構成されている。そして、下段ブロック体40cにはガスを吐出する吐出孔47と48とが交互に形成されている。上段ブロック体40aの上面には、第1のガス導入口41と、第2のガス導入口42とが形成されている。上段ブロック体40aの中では、第1のガス導入口41から多数のガス通路43が分岐している。中段ブロック体40bにはガス通路45が形成されており、上記ガス通路43が水平に延びる連通路43aを介してこれらガス通路45に連通している。さらにこのガス通路45が下段ブロック体40cの吐出孔47に連通している。また、上段ブロック体40aの中では、第2のガス導入口42から多数のガス通路44が分岐している。中段ブロック体40bにはガス通路46が形成されており、上記ガス通路44がこれらガス通路46に連通している。さらにこのガス通路46が中段ブロック体40b内に水平に延びる連通路46aに接続されており、この連通路46aが下段ブロック体40cの多数の吐出孔48に連通している。そして、上記第1および第2のガス導入口41,42は、ガス供給機構50のガスラインに接続されている。
ガス供給機構50は、クリーニングガスであるClFガスを供給するClFガス供給源51、Ti化合物ガスであるTiClガスを供給するTiClガス供給源52、Arガスを供給するArガス供給源53、還元ガスであるHガスを供給するHガス供給源54、窒化ガスであるNHガスを供給するNHガス供給源55を有している。そして、ClFガス供給源51にはClFガス供給ライン57が、TiClガス供給源52にはTiClガス供給ライン58が、Arガス供給源53にはArガス供給ライン59が、Hガス供給源54にはHガス供給ライン60が、NHガス供給源55にはNHガス供給ライン60aが、それぞれ接続されている。また、図示しないが、Nガス供給源も有している。そして、各ガスラインにはマスフローコントローラ62およびマスフローコントローラ62を挟んで2つのバルブ61が設けられている。
前記第1のガス導入口41にはTiClガス供給源52から延びるTiClガス供給ライン58が接続されており、このTiClガス供給ライン58にはClFガス供給源51から延びるClFガス供給ライン57およびArガス供給源53から延びるArガス供給ライン59が接続されている。また、前記第2のガス導入口42にはHガス供給源54から延びるHガス供給ライン60が接続されており、このHガス供給ライン60には、NHガス供給源55から延びるNHガス供給ライン60aが接続されている。したがって、プロセス時には、TiClガス供給源52からのTiClガスがArガス供給源53からのArガスとともにTiClガス供給ライン58を介してシャワーヘッド40の第1のガス導入口41からシャワーヘッド40内に至り、ガス通路43,45を経て吐出孔47からチャンバ31内へ吐出される一方、Hガス供給源54からのHガスがHガス供給ガスライン60を介してシャワーヘッド40の第2のガス導入口42からシャワーヘッド40内に至り、ガス通路44,46を経て吐出孔48からチャンバ31内へ吐出される。すなわち、シャワーヘッド40は、TiClガスとHガスとが全く独立してチャンバ31内に供給されるポストミックスタイプとなっており、これらは吐出後に混合され反応が生じる。なお、これに限らずTiClとHとが混合された状態でこれらをチャンバ31内に供給するプリミックスタイプであってもよい。
シャワーヘッド40には、整合器63を介して高周波電源64が接続されており、必要に応じてこの高周波電源64からシャワーヘッド40に高周波電力が供給されるようになっている。高周波電源64から高周波電力を供給することにより、シャワーヘッド40を介してチャンバ31内に供給されたガスをプラズマ化して成膜処理を行う。
また、シャワーヘッド40の上段ブロック体40aの水平部40dには、シャワーヘッド40を加熱するためのヒーター75が設けられている。このヒーター75にはヒーター電源76が接続されており、ヒーター電源76からヒーター75に給電することによりシャワーヘッド40が所望の温度に加熱される。上段ブロック体40aの凹部にはヒーター75による加熱効率を上げるために断熱部材77が設けられている。
チャンバ31の底壁31bの中央部には円形の穴65が形成されており、底壁31bにはこの穴65を覆うように下方に向けて突出する排気室66が設けられている。この排気室66の内側は、前述した内壁層31c同様の材料からなる被覆層66aによって被覆されている。排気室66の側面には排気管67が接続されており、この排気管67には排気装置68が接続されている。そしてこの排気装置68を作動させることによりチャンバ31内を所定の真空度まで減圧することが可能となっている。
サセプタ32には、ウエハWを支持して昇降させるための3本(2本のみ図示)のウエハ支持ピン69がサセプタ32の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン69は支持板70に固定されている。そして、ウエハ支持ピン69は、エアシリンダ等の駆動機構71により支持板70を介して昇降される。
チャンバ31の側壁には、チャンバ31と隣接して設けられた図示しないウエハ搬送室との間でウエハWの搬入出を行うための搬入出口72と、この搬入出口72を開閉するゲートバルブ73とが設けられている。
Ti膜成膜装置100の構成部は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなる制御部80に接続されて制御される構成となっている。また、制御部80には、オペレータがTi膜成膜装置100を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、Ti膜成膜装置100の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース81が接続されている。さらに、制御部80には、Ti膜成膜装置100で実行される各種処理を制御部80の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてTi膜成膜装置100の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部82が接続されている。レシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されていてもよいし、CDROM、DVD等の可搬性の記憶媒体に収容された状態で記憶部82の所定位置にセットするようになっていてもよい。さらに、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース81からの指示等にて任意のレシピを記憶部82から呼び出して制御部80に実行させることで、制御部80の制御下で、Ti膜成膜装置100での所望の処理が行われる。
次に、以上のようなTi膜成膜装置100による本実施形態に係るTi膜成膜方法について説明する。
本実施形態においては、シャワーヘッドが新品の場合および化学再生洗浄されたものである場合には、図2に示すように、プリパッシベーション工程(工程1)、成膜工程(工程2)、クリーニング工程(工程3)が行われる。
まず、工程1のプリパッシベーション工程について説明する。
シャワーヘッド40が新品の場合および加水NH等により化学再生洗浄されたものである場合には、その表面にNiまたはNi合金が露出しており、その状態でそのままプリコートを行うと、TiClガスとNiとが反応し、例えば純Niシャワーヘッドの場合には、以下の反応が生じてTiプリコート層とシャワーヘッドの間に、黒色のNiTi層が容易に生成されてしまう。
Ni+TiCl → NiTi+NiCl↑ + TiCl
このようなNiTi層が形成されると、プリコート層が容易に剥がれてパーティクルとなってしまう。そのため、シャワーヘッド40として新品のものまたは化学再生洗浄されたものが導入された場合に、成膜工程に先立って、チャンバ31内にClFガス供給源51からClFガスを導入してin−situでシャワーヘッド40の表面に保護膜であるNiFパッシベーション膜を形成する。
Ni+ClF→NiF(PF)+Cl
(PFはパッシベーション膜を示す)
このNiFパッシベーション膜が形成されていると、その後にTiClガスの供給を行った際に、NiTi等の剥がれやすい膜は生成されず、気体状のNiClやTiFパッシベーション膜等が生じるため、膜剥がれが生じ難くなる。
このプリパッシベーション工程は、以下の条件で行うことが好ましい。
ClFガス流量
:100〜2000mL/min(sccm)
Arガス流量 :100〜2000mL/min(sccm)
ガス流量
:100〜2000mL/min(sccm)
圧力 :133.3〜1333Pa
温度
:150〜500℃
時間
:500〜3600sec
なお、ガスの流量の単位はmL/minを用いているが、ここでは標準状態に換算した値(通常sccmで表す)を用いているため、sccmを併記している(以下も同じ)。ここにおける標準状態は、上述したようにSTPを用いている。
以上のように、プリパッシベーション工程は、クリーニングガスであるClFガスを用いることにより、個別にガス供給機構を設けることなく容易にパッシベーション膜を形成することができ好ましいが、有効な金属フッ化物のパッシベーション膜を形成することができれば、他のフッ素含有ガスを用いることも可能である。他のフッ素含有ガスとしては、例えばNF、HF、F、C、Cを挙げることができる。
なお、その後の処理において、ClFクリーニング工程により上記と同様な反応が生じてNiFパッシベーション膜が形成されるため、このようなプリパッシベーション工程はシャワーヘッドが新品の場合および化学再生洗浄されたものである場合のみに必要である。なお、パッシベーション膜を形成することにより、シャワーヘッドが新品の場合および化学再生洗浄されたものである場合における初期段階のNiTi系化合物の形成を抑制することができるので、プリパッシベーション工程を行うことが好ましいが、必須なものではない。
このようなプリパッシベーション工程の後は、次の成膜工程に備えてTiのプリコートを行う。プリコートにおいては、まず、チャンバ31内にウエハWが存在しない状態で、排気装置68によりチャンバ31内を引き切り状態とし、チャンバ31内にNガスを導入しつつ、ヒーター35によりチャンバ31内を予備加熱する。温度が安定した時点で、Arガス、HガスおよびTiClガスをシャワーヘッド40を介して所定流量で導入し、ヒーター35、75による加熱によりチャンバ31内壁、排気室66内壁およびシャワーヘッド40にTi膜をプリコートする。このプリコートの条件は、基本的に、以下に説明するTi堆積工程の条件と同じ条件とする。プリコートを行う際には、シャワーヘッド40の表面にNiFパッシベーション膜が形成されているため、NiTiの形成を抑制することができる。
工程2の成膜工程は、Ti堆積工程(工程2−1)、窒化工程(工程2−2)からなる。
工程2−1のTi堆積工程においては、プリコート後のチャンバ31内をゲートバルブ73を介して接続されている外部雰囲気と同様に調整した後、ゲートバルブ73を開にして、真空状態の図示しないウエハ搬送室から搬入出口72を介してウエハWをチャンバ31内へ搬入する。そして、チャンバ31内にArガスを供給してウエハWを予備加熱する。ウエハの温度がほぼ安定した時点で、Arガス、HガスおよびTiClガスを図示しないプリフローラインに所定流量で流してプリフローを行う。そして、ガス流量および圧力を同じに保ったまま成膜用のラインに切り替え、これらガスをシャワーヘッド40を介してチャンバ31内に導入する。このとき、シャワーヘッド40には高周波電源64から高周波電力が印加され、これによりチャンバ31内に導入されたArガス、Hガス、TiClガスがプラズマ化される。そして、ヒーター35により所定温度に加熱されたウエハW上でプラズマ化されたガスが反応してウエハW上にTiが堆積され、所定時間経過後に所定厚さのTi膜が成膜される。
この工程においては、ヒーター75によりシャワーヘッド40の温度を300℃以上450℃未満に設定し、TiClガスの流量を1〜12mL/min(sccm)以下に設定する。
従来は、シャワーヘッド40の温度に関して、プリコート膜の膜質を重視して450℃以上の温度で制御しており、また、TiClガスの流量に関して、スループットを考慮して極力多くすることが指向されていた。しかしながら、シャワーヘッド40の温度がこのように比較的高い場合や、TiCl流量が多い場合には、シャワーヘッド40の表面においてNiとTiとの反応性が高まり、シャワーヘッド40の表面にNiTi層が形成されやすくなることが判明した。このようにNiTi層が形成されると、容易に剥離してパーティクルとなってしまい、またシャワーヘッド40の構成部材同士が比較的容易に拡散接合してしまい、分離が困難になるという不都合がある。
これに対し、シャワーヘッド40の温度を450℃未満とし、かつTiClガスの流量を12mL/min(sccm)以下とすることにより、NiとTiとの反応が抑制される。シャワーヘッド40の温度に関しては、低温にすること自体で反応性を低下させる他、Tiプリコート膜に塩素を残存させることによりNiとの反応を阻害させることができる。従来はTiプリコート膜の塩素量を低減するためにもシャワーヘッドの温度比較的高温にしていたが、低温にすることにより塩素を多少残存させることによって、NiとTiの反応性を低下させることができる。また、TiClガスの流量に関しては、NiTi系化合物の形成反応に直接寄与するTiClガスを極力少なくすることにより、その反応を抑制する。そして、このようにNiとTiとの反応が抑制されることにより、NiTi層が形成され難くなり、パーティクルの問題や、拡散接合の問題を著しく低減することができる。
また、NiTi系化合物の形成反応に直接寄与するTiClガスを極力少なくするために、TiClガスの流量を規定する代わりに、TiClガスの分圧を規定してもよく、この場合にはTiClガス分圧を0.1〜2.5Paにする。このようにTiClガス分圧の上限を2.5Paにすることにより、NiとTiとの反応を抑制することができる。
上記TiClガスの流量の規定は、典型的な300mmウエハの処理の場合に適したものであるが、TiClガス分圧はウエハのサイズおよび装置によらず適用可能である。
シャワーヘッド40の温度の下限を300℃としたのは、Tiプリコート膜の膜質等を考慮したためである。また、TiClガスの流量の下限を1mL/min(sccm)、TiClガス分圧の下限を0.1Paとしたのは、これらの値よりも低いと成膜レートが実用的ではなくなり、所望のスループットを確保することが困難となるからである。
より好ましいシャワーヘッド温度の範囲は380〜450℃であり、より好ましいTiClガスの流量は3〜12mL/min(sccm)である。また、より好ましいTiClガス分圧は、0.4〜2.0Paの範囲である。
Ti膜堆積工程の他の条件の好ましい範囲は以下の通りである。
i)高周波電源64からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:100〜1500W
ii)ヒーター35によるサセプタ32の温度:300〜650℃
iii)Arガス流量:500〜2000mL/min(sccm)
iv)Hガス流量:1000〜5000mL/min(sccm)
v)チャンバ内圧力:133〜1333Pa(1〜10Torr)
なお、Ti堆積工程の時間は、得ようとする膜厚に応じて適宜設定される。
この後、工程2−2の窒化工程が実施される。この窒化工程では、上記Ti堆積工程が終了後、TiClガスを停止し、HガスおよびArガスを流したままの状態とし、チャンバ31内(チャンバ壁やシャワーヘッド表面等)を適宜の温度に加熱しつつ、窒化ガスとしてNHガスを流すとともに、高周波電源64からシャワーヘッド40に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、プラズマ化した処理ガスによりウエハWに成膜したTi薄膜の表面を窒化する。
窒化工程の好ましい条件は、以下の通りである。
i)高周波電源64からの高周波電力
周波数:300kHz〜27MHz
パワー:500〜1500W
ii)ヒーター35によるサセプタ32の温度:300〜650℃
iii)Arガス流量:0.8〜2.0L/min(800〜2000sccm)
iv)Hガス流量:1.5〜4.5L/min(1500〜4500sccm)
v)NHガス流量:0.5〜2.0L/min(500〜2000sccm)
vi)チャンバ内圧力:133〜1333Pa(1〜10Torr)
なお、この工程は必須ではないが、Ti膜の酸化防止等の観点から実施することが好ましい。
このような工程2の成膜工程を所定枚のウエハに対して行った後、工程3のクリーニング工程が実施される。
この工程においては、チャンバ31内にウエハが存在しない状態で、チャンバ31内にClFガスを導入し、ドライクリーニングを行う。この際にシャワーヘッド40の温度を200〜300℃という従来よりも高い温度で行う。従来は、シャワーヘッド40やチャンバ壁に付着したTi系の付着物は、170℃程度の比較的低い温度でクリーニング可能であったが、NiTi系化合物が形成されている場合には、従来のクリーニング条件では除去することができないことが判明した。そこで、NiTi系化合物を有効に除去する方法を検討した結果、上記のように、シャワーヘッド40の温度を200〜300℃と従来よりも高い温度にすることにより、以下の反応によってNiTi系化合物を分解除去可能であることが判明した。
NiTi+ClF→TiF+NiF(PF)+Cl
このようにNiTi系化合物を分解可能であることから、成膜工程2においてシャワーヘッド40にNiTi層が多少形成されても、クリーニング工程3により有効に除去することができ、次のプリコートおよび成膜において、NiTi系化合物に起因する不都合を一層低減することができる。
このクリーニング工程においては、ヒーター35の加熱によるサセプタ32の温度は100〜300℃の範囲に設定することが好ましい。またClFの流量は100〜2000mL/min(sccm)であることが好ましい。なお、クリーニング工程においては、ClFの他、NF、F等の他のフッ素系ガスを用いることができる。
このようなクリーニング工程の後、次の成膜に先立って、上記プリパッシベーション工程後と同様、シャワーヘッド40やチャンバ内壁にプリコートを行う。プリコートはTi堆積工程と同じ条件で行う。
以上のように、工程2の成膜工程におけるシャワーヘッド温度を低く、TiClガス流量を少なくすることにより、シャワーヘッド40に形成されるNiTi層の形成自体を少なくするとともに、たとえ工程2でNiTi層が形成されても工程3のクリーニング工程でこれを除去することが可能であるので、NiTi層が形成され成長することによるパーティクルの問題や部材間で拡散接合が生じるといった問題を極めて有効に解消することができる。また、プリパッシベーション工程を行うことにより、新品シャワーヘッドや化学再生洗浄した後のシャワーヘッドを用いた場合でもNiTi層の形成を効果的に抑制することができ、より好ましい。
次に、本発明の効果を確認した実験について説明する。
ここでは、300mmウエハ用の装置を用いて実験を行った。
まず、プリパッシベーション工程を行なったシャワーヘッドと行わなかったシャワーヘッドについて、成膜条件およびクリーニング条件を本発明の範囲外(シャワーヘッド温度:470℃、TiCl流量:18mL/min(sccm)、Ar流量:1600mL/min(sccm)、H流量:3000mL/min(sccm)、TiCl分圧:2.59Pa、クリーニング温度:170℃)で500枚のTi成膜およびその後のクリーニングを行った後に目視で表面状態を観察した(サンプル1、2)。その結果、いずれもシャワーヘッド表面に黒色の反応物が確認されたが、プリパッシベーション工程を行わなかったサンプル1は全面に黒色の反応物が形成されていたのに対し、プリパッシベーション工程を行ったサンプル2については、反応物の形成部分が主に中央部分であり、いくぶん軽減されていた。
次に、上記プリパッシベーション工程を行った後に本発明の範囲外の条件で成膜およびクリーニングを行ったサンプル2のシャワーヘッドと、プリパッシベーション工程を行った後、成膜条件およびクリーニング条件を本発明の範囲内(シャワーヘッド温度:420℃、TiCl流量:12mL/min(sccm)、Ar流量:1600mL/min(sccm)、H流量:3000mL/min(sccm)、TiCl分圧:1.73Pa、クリーニング温度:250℃)で500枚のTi成膜およびその後のクリーニングを行った後のシャワーヘッド(サンプル3)について、テープ剥離を行い、剥離状態および剥離したテープのX線回折を行った。その結果、成膜条件およびクリーニング条件が本発明の範囲外のサンプル2のシャワーヘッドでは黒色の反応物がテープに付着していたのに対し、本発明の範囲内のサンプル3のシャワーヘッドでは、黒色の反応物の付着は見られなかった。これらについてX線回折を行った結果、図3に示すように、本発明の範囲外のサンプル2については、Tiの回折ピークの他、Niの回折ピークが見られ、Niの回折ピークの強度が高かったが、本発明の範囲内のサンプル3については、Tiの回折ピークのみであり、Niの回折ピークが認められなかった。このことから、黒色の反応物はNiTi系の化合物であり、本発明の範囲内の条件により、この反応物の形成をほぼ防止可能であることが確認された。
次に、プリパッシベーション工程を行った後、本発明の範囲外の従来の条件で成膜およびクリーニングを行った場合(シャワーヘッド温度:470℃、TiCl流量:18mL/min(sccm)、Ar流量:1600mL/min(sccm)、H流量:3000mL/min(sccm)、TiCl分圧:2.59Pa、クリーニング温度:170℃)と、本発明の範囲内の条件で成膜およびクリーニングを行った場合(シャワーヘッド温度:420℃、TiCl流量:12mL/min(sccm)、Ar流量:1600mL/min(sccm)、H流量:3000mL/min(sccm)、TiCl分圧:1.73Pa、クリーニング温度:250℃)とで、パーティクルの発生状況を確認した。ここでは、クリーニング+プリコート後、次のクリーニング+プリコート後まで500枚程度の成膜処理を行い、パーティクルの個数を把握した。また、本発明の範囲外の条件で成膜およびクリーニングを行った際のパーティクルについては、X線回折により組成分析を行った。パーティクルの組成分析の結果を図4A、4Bに示し、本発明の範囲外および範囲内の条件で成膜およびクリーニングを行った場合のパーティクルの発生状況をそれぞれ図5および図6に示す。なお、図5,6中、白丸のプロットは0.16μmを超えるSiウエハ上に存在したパーティクル(別名、搬送パーティクル)であり、黒四角のプロットは2.0μmを超えるTi膜中に存在したパーティクルである。
図4A、4Bに示すように、従来の条件での処理の際に発生したパーティクルは、NiとTiのピークが認められ、シャワーヘッドに形成された反応物が剥がれたものであることが推定された。また、図5,6から明らかなように、本発明の条件で成膜およびクリーニングを行うことにより、従来の条件に比べてパーティクルの発生を著しく低減可能なことが確認された。なお、図6において何点かパーティクルが増加している部分があるが、これは搬送待機のために行われるアイドリングの際に不規則に発生する搬送系からのパーティクルであり、定常状態では膜中にはパーティクルがほとんど存在しないことがわかる。
以上から、本発明の効果が明確に確認された。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では本発明をTi膜を成膜する場合に適用した場合について示したが、本発明はこれに限らず、TiClガスを用いて成膜するTiN膜等の他のTi系膜の成膜にも適用可能である。また、上記実施形態では、シャワーヘッドを純NiやNi合金等のニッケルを含む材料で構成したが、ニッケルを含む被覆層を形成してもよい。さらに、被処理基板としては、半導体ウエハに限らず例えば液晶表示装置(LCD)用基板等の他のものであってもよい。

Claims (19)

  1. チャンバ内において、少なくとも表面がNi含有材料からなるガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ内に配置された被処理体の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法であって、
    前記ガス吐出部材の温度を300℃以上450℃未満にし、かつTiClガス流量を1〜12mL/min(sccm)にするか、またはTiClガス分圧を0.1〜2.5Paにして所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜することと、
    その後、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材の温度を200〜300℃にして前記チャンバ内にフッ素系のクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることと
    を有する、Ti系膜の成膜方法。
  2. 請求項1のTi系膜の成膜方法において、前記Ti系膜の成膜に先立って、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させて少なくとも前記ガス吐出部材の表面にプリコート膜を形成することをさらに有する、Ti系膜の成膜方法。
  3. 請求項1のTi系膜の成膜方法において、前記所定枚数の被処理体に対するTi系膜の成膜と、前記チャンバ内のクリーニングを複数回繰り返す、Ti系膜の成膜方法。
  4. 請求項1のTi系膜の成膜方法において、前記Ti系膜はTi膜である、Ti系膜の成膜方法。
  5. 請求項4のTi系膜の成膜方法において、前記処理ガスは、還元ガスとしての水素ガスを含む、Ti系膜の成膜方法。
  6. 請求項4のTi系膜の成膜方法において、前記Ti系膜の成膜は、Ti膜を成膜した後に窒化処理を施す、Ti系膜の成膜方法。
  7. 請求項1のTi系膜の成膜方法において、前記クリーニングガスは、ClFガスである、Ti系膜の成膜方法。
  8. 請求項1のTi系膜の成膜方法において、前記ガス吐出部材は、被処理体と対向して設けられ、多数のガス吐出孔が形成されたシャワーヘッドである、Ti系膜の成膜方法。
  9. チャンバ内において、少なくとも表面がNi含有材料からなるガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ内に配置された被処理体の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法であって、
    前記ガス吐出部材が表面にNi含有材料が露出している状態である場合に、前記チャンバ内に被処理体を存在させない状態で、前記チャンバ内にパッシベーション用ガスを供給し、少なくとも前記ガス吐出部材表面にパッシベーション膜を形成することと、
    前記ガス吐出部材の温度を300℃以上450℃未満にし、かつTiClガス流量を1〜12mL/min(sccm)にするか、またはTiClガス分圧を0.1〜2.5Paにして所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜することと、
    その後、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材の温度を200〜300℃にして前記チャンバ内にフッ素系のクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることと
    を有する、Ti系膜の成膜方法。
  10. 請求項9のTi系膜の成膜方法において、前記パッシベーション用ガスは前記クリーニングガスである。
  11. 請求項9のTi系膜の成膜方法において、前記Ti系膜の成膜に先立って、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させて少なくとも前記ガス吐出部材の表面にプリコート膜を形成することをさらに有する、Ti系膜の成膜方法。
  12. 請求項1のTi系膜の成膜方法において、前記所定枚数の被処理体に対するTi系膜の成膜と、前記チャンバ内のクリーニングを複数回繰り返す、Ti系膜の成膜方法。
  13. 請求項9のTi系膜の成膜方法において、前記Ti系膜はTi膜である、Ti系膜の成膜方法。
  14. 請求項13のTi系膜の成膜方法において、前記処理ガスは、還元ガスとしての水素ガスを含む、Ti系膜の成膜方法。
  15. 請求項13のTi系膜の成膜方法において、前記Ti系膜の成膜は、Ti膜を成膜した後に窒化処理を施す、Ti系膜の成膜方法。
  16. 請求項9のTi系膜の成膜方法において、前記クリーニングガスは、ClFガスである、Ti系膜の成膜方法。
  17. 請求項9のTi系膜の成膜方法において、前記ガス吐出部材は、被処理体と対向して設けられ、多数のガス吐出孔が形成されたシャワーヘッドである、Ti系膜の成膜方法。
  18. コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    前記プログラムは、実行時に、チャンバ内において、少なくとも表面がNi含有材料からなるガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ内に配置された被処理体の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法であって、前記ガス吐出部材の温度を300℃以上450℃未満にし、かつTiClガス流量を1〜12mL/min(sccm)にするか、またはTiClガス分圧を0.1〜2.5Paにして所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜することと、その後、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材の温度を200〜300℃にして前記チャンバ内にフッ素系のクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることとを有するTi系膜の成膜方法が行われるように前記成膜装置を制御させる、記憶媒体。
  19. コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    前記プログラムは、実行時に、チャンバ内において、少なくとも表面がNi含有材料からなるガス吐出部材からTiClガスを含む処理ガスを吐出させてチャンバ内に配置された被処理体の表面にTi系膜を成膜するTi系膜の成膜方法であって、前記ガス吐出部材が表面にNi含有材料が露出している状態である場合に、前記チャンバ内に被処理体を存在させない状態で、前記チャンバ内にパッシベーション用ガスを供給し、少なくとも前記ガス吐出部材表面にパッシベーション膜を形成することと、前記ガス吐出部材の温度を300℃以上450℃未満にし、かつTiClガス流量を1〜12mL/min(sccm)にするか、またはTiClガス分圧を0.1〜2.5Paにして所定枚数の被処理体に対してTi系膜を成膜することと、その後、前記チャンバ内に被処理体が存在しない状態で、前記ガス吐出部材の温度を200〜300℃にして前記チャンバ内にフッ素系のクリーニングガスを導入して前記チャンバ内をクリーニングすることとを有するTi系膜の成膜方法が行われるように前記成膜装置を制御させる、記憶媒体。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102245802A (zh) * 2008-12-12 2011-11-16 东京毅力科创株式会社 成膜方法、成膜装置和存储介质
JP2010180434A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Tokyo Electron Ltd 成膜方法及びプラズマ成膜装置
JP2015119005A (ja) * 2013-12-17 2015-06-25 三菱電機株式会社 成膜装置
JP6456601B2 (ja) * 2014-05-07 2019-01-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ成膜装置
DE102017100725A1 (de) * 2016-09-09 2018-03-15 Aixtron Se CVD-Reaktor und Verfahren zum Reinigen eines CVD-Reaktors
US10418246B2 (en) 2016-11-03 2019-09-17 Applied Materials, Inc. Remote hydrogen plasma titanium deposition to enhance selectivity and film uniformity
KR102470206B1 (ko) * 2017-10-13 2022-11-23 삼성디스플레이 주식회사 금속 산화막의 제조 방법 및 금속 산화막을 포함하는 표시 소자
KR102556277B1 (ko) * 2018-04-23 2023-07-17 삼성디스플레이 주식회사 성막 장치 및 성막 방법
JP7080111B2 (ja) * 2018-06-19 2022-06-03 東京エレクトロン株式会社 金属膜の形成方法及び成膜装置
US10734219B2 (en) * 2018-09-26 2020-08-04 Asm Ip Holdings B.V. Plasma film forming method

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5370739A (en) * 1992-06-15 1994-12-06 Materials Research Corporation Rotating susceptor semiconductor wafer processing cluster tool module useful for tungsten CVD
US5610106A (en) * 1995-03-10 1997-03-11 Sony Corporation Plasma enhanced chemical vapor deposition of titanium nitride using ammonia
US5989652A (en) * 1997-01-31 1999-11-23 Tokyo Electron Limited Method of low temperature plasma enhanced chemical vapor deposition of tin film over titanium for use in via level applications
TW507015B (en) * 1997-12-02 2002-10-21 Applied Materials Inc In-situ, preclean of wafers prior to a chemical vapor deposition titanium deposition step
US6635569B1 (en) * 1998-04-20 2003-10-21 Tokyo Electron Limited Method of passivating and stabilizing a Ti-PECVD process chamber and combined Ti-PECVD/TiN-CVD processing method and apparatus
US6242347B1 (en) * 1998-09-30 2001-06-05 Applied Materials, Inc. Method for cleaning a process chamber
JP4547744B2 (ja) * 1999-11-17 2010-09-22 東京エレクトロン株式会社 プリコート膜の形成方法、成膜装置のアイドリング方法、載置台構造及び成膜装置
KR100709801B1 (ko) * 1999-11-17 2007-04-23 동경 엘렉트론 주식회사 프리코트막의 형성방법, 성막장치의 아이들링 방법,재치대 구조, 성막장치 및 성막방법
JP4703810B2 (ja) * 2000-03-07 2011-06-15 東京エレクトロン株式会社 Cvd成膜方法
TWI297510B (ja) * 2000-09-08 2008-06-01 Tokyo Electron Ltd
JP4815724B2 (ja) 2000-09-08 2011-11-16 東京エレクトロン株式会社 シャワーヘッド構造及び成膜装置
US6514870B2 (en) * 2001-01-26 2003-02-04 Applied Materials, Inc. In situ wafer heat for reduced backside contamination
KR101004222B1 (ko) * 2001-02-09 2010-12-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 성막 장치
JP2003313666A (ja) * 2002-04-22 2003-11-06 Tokyo Electron Ltd ガス処理装置
US20050136657A1 (en) * 2002-07-12 2005-06-23 Tokyo Electron Limited Film-formation method for semiconductor process
JP4545433B2 (ja) * 2003-12-26 2010-09-15 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP4651955B2 (ja) 2004-03-03 2011-03-16 東京エレクトロン株式会社 成膜方法

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