JPWO2008007675A1 - 成膜方法、クリーニング方法、および成膜装置 - Google Patents

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Abstract

チャンバ１内のサセプタ２の温度を所定温度に設定しつつ処理ガスを供給して所定枚数のウエハＷに対してＴｉ系膜を成膜し、その後、チャンバ１内にウエハＷが存在しない状態で、シャワーヘッド１０からチャンバ１内にクリーニングガスとしてＣｌ２ガスを吐出させてチャンバ１内をクリーニングするにあたり、サセプタ２の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となり、また、シャワーヘッド１０およびチャンバ１の壁部の温度が分解開始温度以下になるように、サセプタ２、シャワーヘッド１０およびチャンバ１の壁部をそれぞれ独立に温度制御する。

Description

本発明は、チャンバ内においてシャワーヘッドからＴｉＣｌ４ガスのような塩化金属化合物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金属膜または金属化合物膜を成膜する成膜方法、そのような成膜方法を実施するチャンバ内のクリーニング方法、および成膜装置に関する。
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チャンバ上部に設けられたシャワーヘッドから反応性ガス（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４５０〜７００℃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ＴｉＣｌ４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。
このような成膜処理を繰り返し行うと、シャワーヘッドやチャンバ壁等に副生成物が付着し、このような付着した副生成物が剥がれ落ちるとパーティクルとなってしまうため、定期的にまたは必要に応じて、チャンバ内に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を行っている。そして、このようなクリーニングガスとしては、プラズマレスでチャンバ内をほぼ完全にクリーニングすることができることからＣｌＦ３ガスが多用されている（例えば、特開平１０−１８９４８８号公報）。
しかしながら、ＣｌＦ３ガスは処理装置のチャンバ材であるＡｌやＮｉ、Ｎｉ系合金、および基板のステージやヒーター材である炭素、ＳｉＮ，ＡｌＮなどとも反応しやすいため、クリーニング温度を２００℃程度と低くせざるを得ず、そのため、成膜とクリーニングとの間にチャンバ内を昇降温する時間が必要となり、半導体デバイスの製造工程において大きく生産性を低下させる要因となっていた。
これに対して、特開平１０−１８９４８８号公報には、クリーニングガスとしてＣｌ２ガスが開示されており、その際の温度が６２５℃であることが記載されているから、ＣｌＦ３ガスよりもクリーニング温度が高く、成膜温度近傍でクリーニングすることができ、生産性の低下の問題が生じないと考えられる。
しかしながら、特開平１０−１８９４８８号公報に開示された技術では、クリーニングの際の詳細な条件については必ずしも明らかにされておらず、現実には副生成物が十分に除去できなかったり、チャンバ壁やチャンバ内部材へのダメージ等が生じ、この文献の存在にかかわらず、Ｃｌ２ガス等の塩素系ガスを用いたクリーニングについては未だ実用化されていないのが現状である。
本発明の目的は、処理ガスとしてＴｉＣｌ４のような塩化金属化合物ガス用いて金属膜または金属化合物膜を成膜する際に、チャンバ壁等へのダメージを生じさせずにクリーニング対象部位を確実にクリーニングすることができる成膜方法、クリーニング方法および成膜装置を提供することにある。
本発明の第１の観点によれば、チャンバ内の基板載置台に被処理基板を載せ、前記チャンバ内を排気しつつ、前記基板載置台の温度を所定温度に設定した状態で前記チャンバ内に設けられたガス吐出部材から塩化金属化合物ガスを含む処理ガスを吐出させ、被処理体の表面にＣＶＤにより金属膜または金属化合物膜を成膜する工程と、前記チャンバ内に被処理基板が存在しない状態で、前記ガス吐出部材から前記チャンバ内にＣｌ２ガスを含むクリーニングガスを吐出させて前記チャンバ内をクリーニングする工程とを有し、前記クリーニングする工程は、クリーニング対象部位の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように、また、非クリーニング対象部位の温度が分解開始温度未満の温度になるように、前記基板載置台の温度、前記吐出部材の温度および前記チャンバの壁部の温度をそれぞれ独立に制御する成膜方法が提供される。
上記第１の観点において、前記塩化金属化合物ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを用い、前記金属としてＴｉを適用することができる。
また、上記第１の観点において、前記処理ガスとしてＴｉＣｌ４ガスと窒素含有ガスとを含むものを用い、前記成膜する工程では、前記基板載置台の温度を４００〜７００℃に設定し、前記ガス吐出部材および前記チャンバの壁部の温度を副生成物が付着し難い１５０〜２５０℃に設定して、被処理基板の表面に熱ＣＶＤにより金属化合物膜としてＴｉＮ膜を成膜し、前記クリーニングする工程では、前記基板載置台が前記クリーニング対象部位であり、その温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように制御し、前記ガス吐出部材および前記チャンバの壁部が前記非クリーニング対象部位であり、その温度が分解開始温度以下でかつ前記成膜する工程の際の温度の近傍の温度になるように制御するようにすることができる。
さらに、前記処理ガスとしてＴｉＣｌ４ガスと還元ガスとを含むものを用い、前記成膜する工程では、前記基板載置台の温度を４００〜７００℃に設定し、前記ガス吐出部材の温度を４００〜５００℃に設定し、前記チャンバの壁部の温度を１５０〜２５０℃に設定して、被処理基板の表面にプラズマＣＶＤにより金属膜としてＴｉ膜を成膜し、前記クリーニングする工程では、前記基板載置台および前記ガス吐出部材が前記クリーニング対象部位であり、それらの温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように制御し、前記チャンバの壁部が前記非クリーニング対象部位であり、その温度が分解開始温度以下となるように制御するようにすることもできる。
さらにまた、前記クリーニングする工程において、前記チャンバ内の圧力を制御してＣｌ２ガスの分解開始温度を制御するようにしてもよく、 前記クリーニング対象部位の温度に応じて、Ｃｌ２ガスの分解開始温度が所定の温度になるように、前記チャンバ内の圧力を制御するようにしてもよい。
さらにまた、前記クリーニングする工程において、クリーニングガスをプラズマ化することにより、前記チャンバの壁部のクリーニングをアシストするようにしてもよく、その場合に、前記クリーニングガスのプラズマ化はリモートプラズマを用いて行うことができる。また、前記クリーニングガスは、さらに還元剤を含むものであってもよく、また、さらにＣｌＦ３ガスを含むものであってもよい。さらに、前記クリーニングする工程は、クリーニング対象の部位の温度を成膜の際の温度の近傍の温度にして行うことが好ましい。
本発明の第２の観点によれば、チャンバ内の基板載置台上に被処理基板を載せ、前記チャンバ内を排気しつつ、前記基板載置台の温度を所定温度に設定した状態でチャンバ内に設けられたガス吐出部材から塩化金属化合物ガスを含む処理ガスを吐出させて前記基板載置台上の被処理体の表面に金属膜または金属化合物膜を成膜した後、前記チャンバ内をクリーニングするクリーニング方法であって、Ｃｌ２ガスを含むクリーニングガスを用い、前記チャンバ内に被処理基板が存在しない状態で、クリーニング対象部位の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように、また、非クリーニング対象部位の温度が分解開始温度未満の温度になるように、前記基板載置台の温度、前記吐出部材の温度および前記チャンバの壁部の温度をそれぞれ独立に制御しつつ、前記チャンバ内にクリーニングガスを導入するクリーニング方法が提供される。
上記第２の観点において、前記塩化金属化合物ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを用い、前記金属としてＴｉを適用することができる。
また、前記チャンバ内の圧力を制御してＣｌ２ガスの分解開始温度を制御するようにしてもよく、前記クリーニング対象部位の温度に応じて、Ｃｌ２ガスの分解開始温度が所定の温度になるように、前記チャンバ内の圧力を制御するようにしてもよい。
さらに、前記クリーニングガスをプラズマ化することにより、前記チャンバの壁部のクリーニングをアシストするようにしてもよく、その場合に、前記クリーニングガスのプラズマ化はリモートプラズマを用いて行うことができる。また、前記クリーニングガスは、さらに還元剤を含むものであってもよく、また、さらにＣｌＦ３ガスを含むものであってもよい。さらに、クリーニング対象の部位の温度を成膜の際の温度の近傍の温度にすることが好ましい。
本発明の第３の観点によれば、被処理基板の表面に金属膜または金属化合物膜を成膜する成膜装置であって、被処理基板を収容するチャンバと、前記チャンバ内で被処理基板を載置する基板載置台と、前記チャンバ内に塩化金属化合物ガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記チャンバ内にＣｌ２ガスを含むクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給機構と、前記チャンバ内に設けられ、前記処理ガスおよび前記クリーニングガスを前記チャンバ内に吐出するガス吐出機構と、前記チャンバ内を排気する排気機構と、前記基板載置台、前記ガス吐出部材、前記チャンバの壁部をそれぞれ独立して加熱する加熱機構と、前記クリーニングガスを供給する際に、クリーニング対象部位の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように、また、非クリーニング対象部位の温度が分解開始温度未満の温度になるように、前記基板載置台の温度、前記吐出部材の温度および前記チャンバの壁部の温度をそれぞれ独立に制御する制御機構とを具備する成膜装置が提供される。
上記第３の観点において、前記処理ガス供給機構は、前記塩化金属化合物ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを供給するものとし、Ｔｉ膜またはＴｉ化合物膜を成膜するように構成することができる。
また、前記制御機構は、前記チャンバ内の圧力を制御してＣｌ２ガスの分解開始温度を制御するものであってもよく、前記クリーニング対象部位の温度に応じて、Ｃｌ２ガスの分解開始温度が所定の温度になるように、前記チャンバ内の圧力を制御するようにしてもよい。
前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構をさらに具備してもよい。また、前記クリーニングガスをプラズマ化してクリーニングをアシストするプラズマ化機構をさらに具備してもよく、その場合に、前記プラズマ化機構は、リモートプラズマ源を有するものとすることができる。さらに、前記クリーニング対象部位は、Ａｌ化合物またはＮｉもしくはＮｉ化合物で構成することができる。さらにまた、前記クリーニングガス供給機構は、さらに還元剤を含むクリーニングガスを供給してもよく、また、さらにＣｌＦ３ガスを含むクリーニングガスを供給してもよい。さらにまた、前記制御機構は、クリーニング対象の部位の温度を成膜の際の温度の近傍の温度に制御することが好ましい。
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ための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、チャンバ内の基板載置台に被処理基板を載せ、前記チャンバ内を排気しつつ、前記基板載置台の温度を所定温度に設定した状態で前記チャンバ内に設けられたガス吐出部材から塩化金属化合物ガスを含む処理ガスを吐出させ、被処理体の表面にＣＶＤにより金属膜または金属化合物膜を成膜する工程と、前記チャンバ内に被処理基板が存在しない状態で、前記ガス吐出部材から前記チャンバ内にＣｌ２ガスを含むクリーニングガスを吐出させて前記チャンバ内をクリーニングする工程とを有し、前記クリーニングする工程は、クリーニング対象部位の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように、また、非クリーニング対象部位の温度が分解開始温度未満の温度になるように、前記基板載置台の温度、前記吐出部材の温度および前記チャンバの壁部の温度をそれぞれ独立に制御する成膜方法が行われるようにコンピュータに前記成膜装置を制御させる記憶媒体が提供される。
本発明によれば、クリーニングガスとして、従来のＣｌＦ３ガスよりも活性が低いが、チャンバ内に付着する材料との反応性が高いＣｌ２ガスを用い、クリーニング対象部位の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように、また、それ以外の非クリーニング対象部位の温度が分解開始温度以下のダメージを受け難い温度になるように、基板載置台の温度、吐出部材の温度およびチャンバの壁部の温度をそれぞれ独立に制御してクリーニングするので、チャンバ壁等へのダメージを生じさせずにクリーニング対象部位を確実にクリーニングすることができる。
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。 サセプタ温度とＣｌ２ガスによるＴｉＮ膜のエッチレートとの関係を示すグラフ。 チャンバ内圧力を変化させた場合の各圧力におけるサセプタ温度とＣｌ２ガスによるＴｉＮ膜のエッチレートとの関係を示すグラフ。 チャンバ内圧力を変化させた場合の、Ｃｌ２ガス流量とＴｉＮ膜のエッチレートとの関係を示すグラフ。 サセプタ温度およびＣｌ２ガス流量を変化させた場合におけるチャンバ内圧力とＣｌ２ガスによるＴｉＮ膜のエッチレートとの関係を示すグラフ。 クリーニングガス曝露前のＡｌＮテストピースの表面の２０００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。 Ｃｌ２ガスを用いて７００℃で曝露した後のＡｌＮテストピースの表面の２０００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。 ＣｌＦ３ガスを用いて７００℃で曝露した後のＡｌＮテストピースの表面の２０００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真。 クリーニングガスとして従来のＣｌＦ３ガスを用いた場合のクリーニング工程のタイムテーブルを示す図。 クリーニングガスとして本発明のＣｌ２ガスを用いた場合のクリーニング工程のタイムテーブルを示す図。 ＴｉＮ膜を成膜する際における温度と付着物の形態等との関係を示す図。 本発明のＣｌ２ガスクリーニングの成膜への影響を調査した実験の手順を説明するフローチャート。 ＣｌＦ３クリーニング＋プリコート後の２５枚のウエハに成膜されたＴｉ膜の抵抗値およびばらつき、ならびにＣｌ２クリーニング＋プリコート後の２５枚のウエハに成膜されたＴｉ膜の抵抗値およびばらつきを示すグラフ。
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成膜装置の一例を示す概略断面図である。ＴｉＮ膜成膜装置およびＴｉ膜成膜装置は、一般的に互いに極めて類似した構成を有するから、ここでは、成膜装置としてＴｉＮ成膜にもＴｉ膜成膜にも適用可能な装置として描いている。
このＴｉ膜成膜装置１００は、略円筒状のチャンバ１を有している。このチャンバ１は例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金（例えばＪＩＳ Ａ５０５２）からなっている。チャンバ１の内部には、被処理基板であるウエハＷを水平に支持するためのサセプタ（ステージ）２がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材３により支持された状態で配置されている。サセプタ２は例えばＡｌＮ等のセラミックスからなり、内部にヒーター５が埋め込まれている。このヒーター５はヒーター電源６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。加熱温度としては、４００〜７００℃が例示される。サセプタ２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４が設けられている。このガイドリング４は、例えばＡｌ２Ｏ３からなっている。また、サセプタ２の表面近傍には平行平板電極の下部電極として機能する電極８が埋設されており、この電極８は接地されている。
チャンバ１の天壁１ａには、絶縁部材９を介して平行平板電極の上部電極としても機能するシャワーヘッド１０が設けられている。このシャワーヘッド１０は、上段ブロック体１０ａ、中段ブロック体１０ｂ、下段ブロック体１０ｃで構成されており、略円盤状をなしている。上段ブロック体１０ａは、中段ブロック体１０ｂおよび下段ブロック体１０ｃとともにシャワーヘッド本体部を構成する水平部１０ｄとこの水平部１０ｄの外周上方に連続する環状支持部１０ｅとを有し、凹状に形成されている。そして、この環状支持部１０ｅによりシャワーヘッド１０全体が支持されている。シャワーヘッド１０は、成膜装置１００が熱ＣＶＤによるＴｉＮ膜成膜装置として用いられる場合には、ＡｌまたはＡｌ合金で構成され、プラズマＣＶＤによるＴｉ膜成膜装置として用いられる場合には、Ｎｉを含む材料、典型的には純ＮｉまたはＮｉ基合金で構成される。そして、下段ブロック体１０ｃにはガスを吐出する吐出孔１７と１８とが交互に形成されている。上段ブロック体１０ａの上面には、第１のガス導入口１１と、第２のガス導入口１２とが形成されている。上段ブロック体１０ａの中では、第１のガス導入口１１から多数のガス通路１３が分岐している。中段ブロック体１０ｂにはガス通路１５が形成されており、上記ガス通路１３が水平に延びる連通路１３ａを介してこれらガス通路１５に連通している。さらにこのガス通路１５が下段ブロック体１０ｃの吐出孔１７に連通している。また、上段ブロック体１０ａの中では、第２のガス導入口１２から多数のガス通路１４が分岐している。中段ブロック体１０ｂにはガス通路１６が形成されており、上記ガス通路１４がこれらガス通路１６に連通している。さらにこのガス通路１６が中段ブロック体１０ｂ内に水平に延びる連通路１６ａに接続されており、この連通路１６ａが下段ブロック体１０ｃの多数の吐出孔１８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１１，１２は、ガス供給機構２０のガスラインに接続されている。
ガス供給機構２０は、クリーニングガスであるＣｌ２ガスを供給するＣｌ２ガス供給源２１、Ｔｉ化合物ガスであるＴｉＣｌ４ガスを供給するＴｉＣｌ４ガス供給源２２、キャリアガスを供給するキャリアガス供給源２３、還元ガスであるＨ２ガスを供給するＨ２ガス供給源２４、窒化ガスであるＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス供給源２５、Ｎ２ガスを供給するＮ２ガス供給源２６を有している。そして、Ｃｌ２ガス供給源２１にはＣｌ２ガス供給ライン２７および３０ｃが、ＴｉＣｌ４ガス供給源２２にはＴｉＣｌ４ガス供給ライン２８が、キャリアガス供給源２３にはキャリアガス供給ライン２９が、Ｈ２ガス供給源２４にはＨ２ガス供給ライン３０が、ＮＨ３ガス供給源２５にはＮＨ３ガス供給ライン３０ａが、Ｎ２ガス供給ライン２６にはＮ２ガス供給ライン３０ｂが、それぞれ接続されている。そして、各ガスラインにはマスフローコントローラ３２およびマスフローコントローラ３２を挟んで２つのバルブ３１が設けられている。Ｃｌ２ガス供給ライン２７および３０ｃには、それぞれリモートプラズマ源５１および５２が設けられており、これらにより、Ｃｌ２ガス供給ライン２７および３０ｃを通流するクリーニングガスとしてのＣｌ２ガスをプラズマ化することが可能となっている。
前記第１のガス導入口１１にはＴｉＣｌ４ガス供給源２２から延びるＴｉＣｌ４ガス供給ライン２８が接続されており、このＴｉＣｌ４ガス供給ライン２８にはＣｌ２ガス供給源２１から延びるＣｌ２ガス供給ライン２７およびキャリアガス供給源２３から延びるキャリアガス供給ライン２９が接続されている。また、前記第２のガス導入口１２にはＨ２ガス供給源２４から延びるＨ２ガス供給ライン３０が接続されており、このＨ２ガス供給ライン３０には、ＮＨ３ガス供給源２５から延びるＮＨ３ガス供給ライン３０ａ、Ｎ２ガス供給源２６から延びるＮ２ガスライン３０ｂ、およびＣｌ２ガス供給源２１から延びるＣｌ２ガス供給ライン３０ｃが接続されている。なお、キャリアガス供給源２３は、ＴｉＮ膜を成膜する場合にはＮ２ガスが用いられ、Ｔｉ膜を成膜する場合にはＡｒガスが用いられる。
ＴｉＮ成膜プロセス時には、ＴｉＣｌ４ガス供給源２２からのＴｉＣｌ４ガスがキャリアガスとしてのＮ２ガスとともにＴｉＣｌ４ガス供給ライン２８を介してシャワーヘッド１０の第１のガス導入口１１からシャワーヘッド１０内に至り、ガス通路１３，１５を経て吐出孔１７からチャンバ１内へ吐出される一方、ＮＨ３ガス供給源２５からのＮＨ３ガスがＮＨ３ガス供給ライン３０ａおよびＨ２ガス供給ガスライン３０を介してシャワーヘッド１０の第２のガス導入口１２からシャワーヘッド１０内に至り、ガス通路１４，１６を経て吐出孔１８からチャンバ１内へ吐出される。
Ｔｉ成膜プロセス時には、ＴｉＣｌ４ガスがキャリアガス供給源２３からのキャリアガスとしてのＡｒガスとともにＴｉＣｌ４ガス供給ライン２８を介してＴｉＮ成膜プロセス時と同様、シャワーヘッド１０からチャンバ１内へ吐出される一方、Ｈ２ガス供給源２４からのＨ２ガスがＨ２ガス供給ガスライン３０を介してシャワーヘッド１０の第２のガス導入口１２からシャワーヘッド１０内に至り、ガス通路１４，１６を経て吐出孔１８からチャンバ１内へ吐出される。
すなわち、シャワーヘッド１０は、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスやＨ２ガスとが全く独立してチャンバ１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。これに限らずＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスまたはＨ２ガスとが混合された状態でこれらをチャンバ１内に供給するプリミックスタイプであってもよい。
クリーニング時には、Ｃｌ２ガス供給ライン２７および３０ｃからライン２８，３０を介して第１および第２のガス導入口１１，１２からＣｌ２ガスがシャワーヘッド１０に導入され、吐出孔１７，１８からチャンバ１内へ吐出される。
なお、ガス供給機構２０のライン（配管）は、Ｎｉ系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）で構成されている。
シャワーヘッド１０には、整合器３３を介して高周波電源３４が接続されており、この高周波電源３４からシャワーヘッド１０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３４から高周波電力を供給することにより、シャワーヘッド１０を介してチャンバ１内に供給されたガスをプラズマ化して成膜処理を行うことができる。ＴｉＮ膜成膜の際には熱エネルギで十分に成膜することができるので、高周波電源３４からの高周波電力は基本的に必要がないが、Ｔｉ膜成膜の際には高周波電源３４から高周波電力を供給して処理ガスをプラズマ化する。
また、シャワーヘッド１０の上段プレート１０ａの水平部１０ｄには、シャワーヘッド１０を加熱するためのヒーター４５が設けられている。このヒーター４５にはヒーター電源４６が接続されており、ヒーター電源４６からヒーター４５に給電することによりシャワーヘッド１０が所望の温度に加熱される。上段プレート１０ａの凹部にはヒーター４５による加熱効率を上げるために断熱部材４７が設けられている。シャワーヘッド１０の加熱温度は、ＴｉＮ膜成膜の際には１５０〜２５０℃程度であるが、Ｔｉ膜成膜の際には４００℃以上とされる。
チャンバ１の底壁１ｂの中央部には円形の穴３５が形成されており、底壁１ｂにはこの穴３５を覆うように下方に向けて突出する、例えばＡｌまたはＡｌ合金からなる排気室３６が設けられている。排気室３６の側面には排気管３７が接続されており、この排気管３７には排気装置３８が接続されている。そしてこの排気装置３８を作動させることによりチャンバ１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２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３９がサセプタ２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３９は支持板４０に固定されている。そして、ウエハ支持ピン３９は、エアシリンダ等の駆動機構４１により支持板４０を介して昇降される。なお、ウエハ支持ピンは例えばＡｌ２Ｏ３等のセラミックスで構成される。
チャンバ１の側壁には、チャンバ１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４２と、この搬入出口４２を開閉するゲートバルブ４３とが設けられている。また、チャンバ１の壁部には、ヒーター４８が埋設されている。このヒーター４８にはヒーター電源４９が接続されており、ヒーター電源４９からヒーター４８に給電することによりチャンバ１の壁部が所望の温度、例えば１５０〜２５０℃程度に加熱される。
Ｔｉ膜成膜装置１００の各構成部は、コンピュータからなる制御部６０に接続されて制御される構成となっている。また、制御部６０には、工程管理者が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６１が接続されている。さらに、制御部６０には、Ｔｉ膜成膜装置１００で実行される各種処理を制御部６０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等の情報を格納する記憶部６２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６２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６１からの指示等にて任意のレシピを記憶部６２から呼び出して制御部６０に実行させることで、制御部６０の制御下で、Ｔｉ膜成膜装置１００での所望の処理が行われる。また、制御部６０は、図示しない熱電対の信号に基づいてヒーター電源５，４６，４９に指令を与え、ヒーター５によるサセプタ２の温度制御、ヒーター４５によるシャワーヘッド１０の温度制御、ヒーター４８によるチャンバ１の壁部の温度制御を独立して行うようになっている。
次に、以上のような成膜装置１００における本実施形態に係る成膜方法について説明する。
本実施形態の成膜方法は、図２に示すように、プリコート工程（ステップ１）と、成膜工程（ステップ２）と、クリーニング工程（ステップ３）とを有し、これらを順次実施する。ここでは、各工程において、Ｔｉ系膜としてＴｉＮ膜を成膜する場合とＴｉ膜を成膜する場合とで分けて説明する。
まず、ステップ１のプリコート工程について説明する。
制御部６０によりヒーター電源６，４６，４９を制御し、ヒーター５，４５，４８によって、サセプタ２、シャワーヘッド１０、チャンバ１の壁部の温度をそれぞれ独立して制御し、ほぼ後述する成膜工程と同様の温度に設定する。
この状態で、ＴｉＮ膜を成膜する場合には、チャンバ１内にウエハＷが存在しない状態で、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガスおよびＴｉＣｌ４ガスをシャワーヘッド１０を介して所定流量で導入し、ヒーター５等による加熱によりチャンバ１内壁、排気室３６内壁、シャワーヘッド１０の表面、サセプタ２の表面にＴｉＮ膜をプリコートする。
Ｔｉ膜を成膜する場合には、同様にチャンバ１内にウエハＷが存在しない状態で、Ａｒガス、Ｈ２ガス、ＴｉＣｌ４ガスをシャワーヘッド１０を介して所定流量で導入し、ヒーター５等により加熱するとともに高周波電源３４からの高周波電力でこれらガスをプラズマ化してチャンバ１内壁、排気室３６内壁、シャワーヘッド１０の表面、サセプタ２の表面にＴｉ膜を形成し、その後プラズマを維持したままＮＨ３ガスを導入することによりＴｉ膜を窒化してＴｉＮ膜のプリコートを行う。
なお、これらプリコートの条件は、基本的に、以下に説明するＴｉＮ膜の成膜およびＴｉ膜の成膜＋窒化処理の条件と同じ条件とする。
次に、ステップ２の成膜工程について説明する。
成膜工程に際しては、プリコート後のチャンバ１内をゲートバルブ４３を介して接続されている図示しない搬送室と同様に調整した後、ゲートバルブ４３を開にして、ウエハ搬送室から搬入出口４２を介してウエハＷをチャンバ１内へ搬入し、成膜処理を行う。
まず、ＴｉＮ膜の成膜工程について説明する。
制御部６０によりヒーター電源６，４６，４９を制御し、ヒーター５，４５，４８によって、サセプタ２、シャワーヘッド１０、チャンバ１の壁部の温度をそれぞれ独立して制御し、サセプタ２を４００〜７００℃、シャワーヘッド１０を１５０〜２５０℃、チャンバ１の壁部を１５０〜２５０℃の所定の温度に保持した状態で上述したようにチャンバ１内にウエハＷを搬入し、チャンバ１内にＮ２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、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガスおよびＴｉＣｌ４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１０を介してチャンバ１内に導入する。そして、ヒーター５により所定温度に加熱されたウエハＷ上でＮＨ３ガスおよびＴｉＣｌ４ガスが反応してウエハＷ上にＴｉＮが堆積され、所定時間経過後に所定厚さのＴｉＮ膜が成膜される。
ＴｉＮ成膜プロセスの他の条件の好ましい範囲は以下の通りである。
ｉ）ＴｉＣｌ４流量：２０〜２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
ii）Ｎ２ガス流量：５０〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
iii）ＮＨ３ガス流量：１０〜５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
iv）チャンバ内圧力：１３３〜１３３３Ｐａ（１〜１０Ｔｏｒｒ）
ＴｉＮ膜を成膜後、ＮＨ３ガスおよびＴｉＣｌ４ガスを停止し、Ｎ２ガスをパージガスとして流して、チャンバ１内のパージを行い、その後、Ｎ２ガスおよびＮＨ３ガスを流し、ウエハＷに成膜したＴｉＮ薄膜の表面の窒化処理を行う。この際のサセプタ２、シャワーヘッド１０、チャンバ１の壁部の温度は、成膜時と同様とする。なお、この窒化処理は必須ではない。
所定時間経過後、Ｎ２ガスおよびＮＨ３ガスを徐々に停止し、これらのガスの供給が完全に停止された時点で成膜工程を終了する。その後、ゲートバルブ４３を開いて図示しないウエハ搬送装置をチャンバ１内に挿入し、ウエハＷを装置外へ搬出する。
次に、Ｔｉ膜の成膜工程について説明する。
制御部６０によりヒーター電源６，４６，４９を制御し、ヒーター５，４５，４８によって、サセプタ２、シャワーヘッド１０、チャンバ１の壁部の温度をそれぞれ独立して制御し、サセプタ２を４００〜７００℃、シャワーヘッド１０を４００〜５００℃、チャンバ１の壁部を１５０〜２５０℃の所定の温度に保持した状態で上述したようにチャンバ１内にウエハＷを搬入し、チャンバ１内にＡｒガス、Ｈ２ガスおよびＴｉＣｌ４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１０を介してチャンバ１内に導入する。このとき、シャワーヘッド１０には高周波電源３４から高周波電力が印加され、これによりチャンバ１内に導入されたＡｒガス、Ｈ２ガス、ＴｉＣｌ４ガスがプラズマ化される。そして、ヒーター５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。
Ｔｉ成膜プロセス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）ＴｉＣｌ４流量：１〜２０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
iii）Ａｒガス流量：５００〜２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
iv）Ｈ２ガス流量：１０００〜５０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
ｖ）チャンバ内圧力：１３３〜１３３３Ｐａ（１〜１０Ｔｏｒｒ）
Ｔｉ膜を成膜後、Ｈ２ガスおよびＴｉＣｌ４ガスを停止し、ＡｒまたはＮ２ガスをパージガスとして流して、チャンバ１内のパージを行い、その後、Ｎ２ガスおよびＮＨ３ガスを流し、高周波電源３４から高周波電力を印加してこれらガスをプラズマ化してウエハＷに成膜したＴｉ薄膜の表面の窒化処理を行う。この際のサセプタ２、シャワーヘッド１０、チャンバ１の壁部の温度は、成膜時と同様とする。なお、この窒化処理は必須ではない。
次に、ステップ３のクリーニング工程について説明する。
クリーニング工程は、以上のような成膜工程を所定枚のウエハに対して行った後に実施される。クリーニング工程は定期的に行ってもよいし、必要に応じて行ってもよい。
この工程においては、チャンバ１内にウエハが存在しない状態で、チャンバ１内にクリーニングガスとしてＣｌ２ガスを導入し、基本的にはプラズマレスでドライクリーニングを行う。ただし、後述するように、補助的にリモートプラズマ源５１および５２によりＣｌ２ガスをプラズマ化してもよい。Ｃｌ２ガスは、Ｔｉ系膜を成膜する際にチャンバ１内のサセプタ２や、シャワーヘッド１０、チャンバ１の壁部に形成されまたは付着するＴｉ系材料であるＴｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ２、ＴｉＯ２等との反応性が高いため、Ｔｉ系膜を成膜後のクリーニングガスとして適している。
ところで、クリーニング工程においては、使用するクリーニングガスに対応してクリーニング対象部位の材質の耐食性が保てる温度にする必要がある。従来用いられていたＣｌＦ３ガスは低温（室温）でも分解するほど極めて分解しやすいガスであり、チャンバ内の各部の温度にかかわらずチャンバ内の隅々までクリーニングすることができるという特長があるが、低温で分解しやすいということは、低温でもクリーニング対象部位の腐食が進行するということであり、このためクリーニング時はチャンバ内の全ての部位を３００℃以下、例えば２００℃という低温に維持する必要がある。
これに対し、本実施形態において用いるＣｌ２ガスの場合には、分解温度が２５０℃以上とＣｌＦ３よりも高いので、チャンバ内の各部位の温度を制御することにより、クリーニングを進行させる部位と進行させない部位とを形成することができる。つまり、選択的なクリーニングを行うことが可能である。
図３にＣｌ２ガスのクリーニング特性を示す。この図は、サセプタ温度とＣｌ２ガスによるサセプタ上に堆積したＴｉＮ膜のエッチレートとの関係を示すものである。この際の条件は、チャンバ内圧力：１３３Ｐａ、Ｃｌ２ガス流量：２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ａｒガス流量：１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス流量：１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とした。この図に示すように、４００℃を超えたあたりからＴｉＮ膜のエッチングが進行し、温度上昇にともなってエッチレートが急激に上昇していることがわかる。すなわち、この条件ではＣｌ２ガスの分解開始温度が４００℃付近であり、エッチング反応の律速過程は、Ｃｌ２ガスの分解で生じたＣｌ原子とＴｉＮ膜との反応律速であることが理解される。したがって、サセプタ２の加熱温度である４００〜７００℃においてクリーニング可能であることがわかる。特に５５０〜７００℃において高いエッチングレートが得られ、良好なクリーニング性が得られる。この傾向は、Ｔｉの場合も同様である。
Ｃｌ２ガスのクリーニング特性は圧力によっても変化する。このことを図４を参照して説明する。図４は、チャンバ内圧力を１３３Ｐａ、６６６Ｐａ、１３２０Ｐａとした場合における、サセプタ温度とＣｌ２ガスによるサセプタ上に堆積したＴｉＮ膜のエッチレートとの関係を示す図である。この図から、チャンバ内圧力を高くすることにより、より低温側でエッチング種が増加し、１３２０Ｐａでは２５０℃を超えたあたりからエッチングが進行することがわかる。すなわち、１３３Ｐａから１３２０Ｐａに圧力が上昇すると、Ｃｌ２の分解開始温度が２５０℃まで低下し、２５０℃以上でクリーニング可能となる。このことから、チャンバ内圧力を制御することによりＣｌ２ガスの分解開始温度を制御可能であることが導かれる。したがって、クリーニング対象部位の温度に応じて、Ｃｌ２ガスの分解開始温度が所定の温度になるように、チャンバ内の圧力を制御するようにすることができる。具体的には、３５０℃の部位をクリーニングしようとする場合、チャンバ内圧力が１３３Ｐａでは３５０℃はＣｌ２ガスの分解開始温度以下なのでクリーニングされないが、１３２０Ｐａまで上昇させると分解開始温度以上となってクリーニングが可能となる。
図５は、サセプタ温度を６５０℃に設定し、チャンバ内圧力を変化させた場合のＣｌ２ガス流量とＴｉＮ膜のエッチレートとの関係を示すグラフである。チャンバ内圧力が１３３Ｐａの条件において、Ｃｌ２ガス流量が約１５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）以下ではＣｌ２ガス流量に比例してＴｉＮ膜のエッチレートが増加する供給律速の領域であるが、これ以上でＴｉＮ膜のエッチレートは飽和し、ＴｉＮ膜のエッチレートが温度のみに依存する反応律速の領域に移行する。
１３３Ｐａより高い圧力条件においては、Ｃｌ２ガス流量が約１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）以下ではＣｌ２流量に比例してＴｉＮ膜のエッチレートが増加する供給律速の領域である。これら圧力条件では、１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）よりも多い流量でのデータは存在しないが、１３３Ｐａと同様にある流量以上でＴｉＮ膜のエッチレートが飽和する反応律速の領域が存在すると推測できる。
前述のように、ＣｌＦ３クリーニングでは、サセプタ温度を２００℃としており、この温度でＴｉＮ膜エッチレートは約１．２μｍ／ｍｉｎである。これと同等のエッチレートを得るために必要なＣｌ２ガス流量は、１３３Ｐａでは８００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）以上、他の条件で５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）以上であり、この流量であれば、クリーニングに要する時間が従来より長くなることはない。
供給律速の領域では、Ｃｌ２の熱分解で生じたエッチング種（Ｃｌ原子）が全てＴｉＮ膜と反応して効率的なクリーニングができる反面、エッチング種が到達し難く、例えばサセプタの裏面側への成膜や付着物などは除去しにくい。クリーニングを反応律速の領域で行うと、チャンバ内にエッチング種が過剰な状態で存在するため、エッチング種がチャンバ内の隅々まで到達し、付着物を完全にクリーニングすることができる。つまり、成膜処理後のチャンバ内の付着物の状況により、供給律速の領域と反応律速の領域のいずれかを選択することができる。また、最初のステップで供給律速領域の条件でクリーニングし、このステップで除去しきれない付着物を次のステップで反応律速領域の条件に切り替えて除去する、２ステップのクリーニングも可能である。
次に、サセプタ温度およびＣｌ２ガス流量を変化させた場合におけるチャンバ内圧力とＣｌ２ガスによるＴｉＮ膜のエッチレートとの関係について説明する。図６は、温度５５０℃でＣｌ２ガス流量２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の条件、温度６５０℃でＣｌ２ガス流量８００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の条件、温度６５０℃でＣｌ２ガス流量１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の条件における、チャンバ内圧力とＣｌ２ガスによるＴｉＮ膜のエッチングレートとの関係を示す図である。この図から、いずれの条件においてもある圧力でＴｉＮ膜のエッチングレートが飽和することがわかる。そして、サセプタ温度が高いほど、またＣｌ２ガス流量が多いほど低圧側から飽和する傾向にある。クリーニング安定性からは飽和する圧力で行うことが好ましいが、腐食防止の観点からは、エッチレートがほぼ飽和する範囲内で極力低圧にして行うことが好ましい。また、サセプタ温度およびＣｌ２ガス流量によりＴｉＮ膜のエッチレートが飽和する圧力が変化することから、クリーニングの際の温度およびＣｌ２ガス流量に応じてチャンバ内圧力を制御することが好ましい。
上述のように、Ｃｌ２ガスは選択的クリーニングが可能であるというメリットが得られるが、ＣｌＦ３よりも分解温度が高い分、チャンバの隅々までクリーニングできるというＣｌＦ３ガスのような効果は得難い。このため、Ｃｌ２ガスをクリーニングガスに用いた場合には、成膜時にクリーニング対象部位以外の部位は、成膜や副生成物の付着を極力防止可能な温度設定とすることが重要である。
クリーニングの際の上限温度については、クリーニングガスの分解難易の他、対象部位の材質に依存する。クリーニングは対象部位に成膜されたＴｉ系膜をエッチングすることが目的であるから、現実的なエッチレートを得ることができる量のエッチング種（ガス分解後の原子）が必要となる。クリーニングガスとしてＣｌ２ガスを用いる場合には、現実的なエッチレートを得ることができる量のエッチング種を得るために、クリーニングガスとしてＣｌＦ３ガスを用いた場合よりもクリーニング対象部位の温度を高温にする必要がある。高温にするほどエッチレートは上昇するが、クリーニング対象部位の温度の上限は、その材質の耐食性により決まる。
厳密には、材料の耐食性はクリーニングガスと対象部位の材料との反応生成物の蒸気圧にも依存する。例えば、対象部位の材料がＡｌＮの場合、クリーニングガスとしてＣｌＦ３ガスを用いると、ＡｌＮとＦ原子との反応により蒸気圧が低く安定なＡｌＦｘ（ｘ＝１〜３）が生成され、対象部位表面を保護し、腐食が進行しない。ところが、ＡｌＮはセラミックス材料であり理想的な均質材料ではなく、ＡｌＮ粒子を焼固めたものであるから、実際にはＡｌＦｘが均一に形成されず、一部粉状となりパーティクルとなってしまう。一方、クリーニングガスとしてＣｌ２ガスを用いた場合には、ＡｌＮの表面ではＣｌとの反応により不安定なＡｌＣｌｘ（ｘ＝１〜３）が生成されるが、ＡｌＣｌｘは蒸気圧が高いため、気化してしまいパーティクルとはならない。このため、チャンバ内においてＡｌＮセラミックスで構成されている部材にとっては、クリーニングガスとしてＣｌ２ガスを用いることが好ましい。このことは、パーティクルの成分は常にＡｌＦｘであり、ＴｉＣｌ４ガスまたはＴｉＣｌ４ガスとＨ２、ＮＨ３等の還元剤との反応で生成するＨＣｌとＡｌＮが成膜の高温下で反応して生成するはずのＡｌＣｌｘがパーティクル成分として検出されないことからも実証される。
すなわち、Ｃｌ２ガスをクリーニングガスとして用いた場合には、ＴｉＣｌ４ガスおよびＨ２、ＮＨ３等の還元剤を用いた成膜プロセスの際と同様にＡｌＣｌｘを生成する反応が進行するのであるから、高温の成膜プロセスに耐え得る対象部位は、同じ温度においてＣｌ２ガスによるクリーニングに耐えられることとなる。このことから、Ｃｌ２ガスによるクリーニングの場合には、成膜温度とほぼ同じ温度でのクリーニングが可能になることを導き出すことができる。また、ＡｌＮに限らず、対象部位の材質が成膜プロセスにおいて腐食によるパーティクル発生のないものであれば、Ｃｌ２ガスによるクリーニングも同じ温度で実行可能となる。例えば対象部位の材質がＮｉまたはＮｉ合金であれば、表面にＮｉＦ２のような保護膜を不均一に残存させることなく、蒸気圧の高いＮｉＣｌ２が生成し、気化するため、表面がクリーンに維持される。
ＡｌＮやＮｉまたはＮｉ合金に限らず、従来から用いられている、ステンレス鋼、アルミナ等のＡｌＮ以外のＡｌ化合物、カーボン、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等であっても、Ｃｌ２ガスをクリーニングガスとして用いた場合には、同様に成膜温度と同程度の温度でのクリーニングを行うことができる。これに対して、従来のＣｌＦ３ガスは、成膜温度では上記構成材料と反応してダメージを与える可能性があるため、成膜温度でのクリーニングは適用困難である。
このことを実験結果に基づいて説明する。
ここでは、チャンバ内にクリーニングガスとしてＣｌ２ガスを流した場合と、ＣｌＦ３ガスを流した場合を想定して、サセプタの材質であるＡｌＮのテストピースをクリーニングガスに曝露した際における耐食性を確認した。この際に、７００℃におけるＴｉＮ膜のエッチレートがほぼ同等となるように、ＣｌＦ３ガスでは流量を１０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、併せてＮ２ガスを１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量で流し、Ｃｌ２ガスでは流量を１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、併せてＮ２ガスを１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量で流し、チャンバ内圧力を１３３Ｐａとし、７００℃および５５０℃で６０分間保持し、重量変化を測定した。ＡｌＮテストピースとしては、１５ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍのものを用いた。その結果、Ｃｌ２ガスに曝露した場合には、５５０℃、７００℃ともに重量変化がなかったのに対し、ＣｌＦ３ガスに曝露した場合には、５５０℃では重量減少が０．０００３ｇとわずかであったものの、７００℃では０．０１２２ｇと大きな重量減少が確認された。
図７〜９はＡｌＮテストピースの表面の２０００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であり、図７はクリーニングガス曝露前のもの、図８はＣｌ２ガスを用いて７００℃で曝露した後のもの、図９はＣｌＦ３ガスを用いて７００℃で曝露した後のものである。これらのＳＥＭ写真から、Ｃｌ２ガスの場合には、７００℃で曝露した後もＡｌＮテストピースの表面の状態が曝露前とほとんど変化ないのに対し、ＣｌＦ３ガスの場合には、曝露前後で表面が大きく変質していることが分かる。
これらの結果から、成膜温度の上限付近である７００℃において、Ｃｌ２ガスではサセプタ材料であるＡｌＮをほとんど腐食させないのに対し、ＣｌＦ３ガスではＡｌＮが腐食することが確認された。
このように従来からクリーニングガスとして用いられているＣｌＦ３ガスは、成膜温度ではチャンバ内部材の構成材料と反応してダメージを与える可能性があるため、クリーニングの際に３００℃以下、例えば２００℃程度まで温度を低下せざるを得ず、成膜後に一旦クリーニング温度を２００℃程度に低下させ、クリーニング終了後に再び成膜温度に上昇させるというシーケンスが必要であり、それが生産性を低下させる原因となっていた。これに対し、クリーニングガスとしてＣｌ２ガスを用いる場合には、上述したように、その分解温度が２５０℃以上と高く、成膜温度近傍でも、主なクリーニング対象であるサセプタ２を腐食させないため、サセプタ２の温度を成膜温度またはその近傍にしてクリーニングすることができ、このような降温および昇温に要する時間を低減することができる。このため、Ｔｉ系膜の成膜装置の生産性を飛躍的に向上させることができる。
具体的には、従来のＣｌＦ３ガスでのクリーニングの場合、そのタイムテーブルは例えば図１０Ａに示すようなものであり、成膜終了からクリーニングを開始するまでの降温時間が１５０分、クリーニング終了からプリコート開始までの昇温時間が４５分であり、昇降温に合計１９５分費やしていたが、成膜温度のままクリーニングを行う理想的な場合には、図１０Ｂに示すように、これらの降温および昇温の時間を完全になくすことができ、装置のダウンタイムを３時間以上短縮することができる。実際のプロセスにおいては、クリーニング温度と成膜温度とを完全に一致させることが難しい場合があるが、その場合でも昇降温の時間を従来よりも短くして生産性を向上させることができる。
以上は、クリーニング工程の基本的な条件について説明したが、ＴｉＮ膜とＴｉ膜とでは成膜工程の条件が異なっており、チャンバ１内の各部に形成または付着する物質および付着状態が相違するため、クリーニング工程においては、これら膜に応じて条件を設定する必要がある。
まず、ＴｉＮ膜成膜後のクリーニングについて説明する。
ＴｉＮ膜成膜は、純粋な熱反応によって進行し、温度に応じて付着物の形態等が概ね図１１に示すように変化する。すなわち、５０℃まではＴｉＣｌ４が固化する温度、５０〜１５０℃の範囲は低温での副生成物であるＮＨ４Ｃｌが付着する温度、１５０〜２５０℃の範囲は付着物が付着しない温度、２５０〜４５０℃の範囲はＴｉＮｘＣｌｙが堆積する温度である。そして、４５０〜７００℃の範囲はＴｉＮの成膜温度、すなわちＴｉＮが生成する温度である。なお、４００〜４５０℃は条件によってはＴｉＮの成膜が可能な温度である。
ＴｉＮ膜の成膜においては、上述したように、サセプタ２を４００〜７００℃、シャワーヘッド１０を１５０〜２５０℃、チャンバ１の壁部を１５０〜２５０℃の各温度範囲に保持した状態で行うが、図１１を参照すると、この温度設定によれば、シャワーヘッド１０およびチャンバ１の壁部には付着物がほとんど付着せず、サセプタ２のみにＴｉＮｘＣｌｙまたはＴｉＮが付着する。
したがって、ＴｉＮ膜成膜後のクリーニング工程においては、サセプタ２の温度を成膜工程の際の温度と同程度の温度に加熱し、シャワーヘッド１０およびチャンバ１の壁部は付着物がほとんど付着しないので、成膜の際と同様の１５０〜２５０℃と分解温度以下として構成材料に対してダメージを与えないようにしてクリーニングを行う。このため、シャワーヘッド１０やチャンバ１の壁部の材料は上述したようなＡｌ系材料で耐食性は十分であり、サセプタ２のみ耐食性の高い材料であればよい。本実施形態ではサセプタ２はＡｌＮ製であり耐食性は十分である。他に、Ｎｉ、Ｎｉ合金、ステンレス鋼、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等も適用可能である。クリーニングの際のシャワーヘッド１０やチャンバ１の壁部の温度は成膜の際の温度と同じに設定すればよいが、上記範囲内であれば同じ温度でなくても成膜の際の近傍の温度であればよい。
次に、Ｔｉ膜成膜後のクリーニングについて説明する。
Ｔｉ膜の成膜はプラズマを用いているため、プラズマ領域には温度にかかわらずＴｉまたはＴｉＣｌ４未分解物が付着する。特にウエハ直上のシャワーヘッドにはこれらが大量に付着する。したがって、ＴｉＮ膜成膜のようにシャワーヘッド１０を低温にして付着物が生じないようにすることはできない。しかも、シャワーヘッド１０が４００℃未満では付着した膜が剥がれやすくなるため、成膜時にはシャワーヘッド１０を４００℃以上とする。ただし、成膜後、シャワーヘッドの設定温度以上で窒化処理を行うため、ＴｉまたはＴｉＣｌ４未分解物はＴｉＮ膜に変換される。
したがって、クリーニング時にはサセプタ２と同様、シャワーヘッド１０もＣｌ２ガスの分解温度以上にする必要があり、そのために成膜の際のシャワーヘッド１０の温度（４００〜５００℃）の近傍温度に設定する。このため、シャワーヘッド１０の材料は高温のＣｌ２ガスに耐え得る材料にする必要がある。本実施形態で用いているＮｉまたはＮｉ合金は十分に高温のＣｌ２ガスに耐え得る。その他Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣやＣ等を用いることも可能である。シャワーヘッド１０の温度をより低くする必要のある場合には、上述したように、チャンバ内の圧力を高くしてＣｌ２ガスの分解開始温度を低くすることも有効である。
プラズマを用いたＴｉ膜成膜工程では、上述のようにチャンバ１の壁部等の低温部にも副生成物であるＴｉＣｌ４未分解物が付着する。このため、例えば、チャンバ１の壁部の温度もＣｌ２ガスの分解温度以上に上昇させることが考えられる。この場合には、チャンバ１の壁部の温度を上昇させなければならず、その昇温およびその後の降温の時間が必要となる。しかし、Ｃｌ２ガスは２５０℃以上で分解するため、大幅な温度変更は必要なく、大きな時間延長にはならない。
しかし、Ｃｌ２ガスの分解温度以上では、既存のチャンバ材料であるＡｌ系材料では腐食が懸念される。チャンバ１をＮｉやＮｉ合金等の耐熱材料で構成することも考えられるが極めて高価であり現実的ではない。また、チャンバ１としてそのような耐熱材料をめっき等にチャンバ１の内壁に被覆することが考えられるが、熱膨張差による剥離等の懸念がある。このような事情から、クリーニングの際にＣｌ２ガスの温度をその分解温度以上に上昇させずに分解してクリーニングする手法が求められる（選択性の緩和）。そのような手法としてはＣｌ２ガスをプラズマ化することを挙げることができる。本実施形態では、リモートプラズマ源５１、５２を設け、これによりＣｌ２ガスをプラズマ化する。これにより、チャンバ１の壁部の成膜の際の温度である１５０〜２５０℃でもクリーニング可能となる。プラズマによる分解効率は１オーダー上がるので、熱分解と同等レベルの効率にするためには、分解効率が１０％以下になるような条件およびパワーに設定してプラズマを生成すればよい。
また、このようなプラズマアシストの他、Ｃｌ２ガスに還元剤を添加することによってもＣｌ２ガスの分解をアシストすることができる。強力な酸化剤であるＣｌ２にＨ２、ＮＨ３等の還元剤を添加することにより、Ｃｌ２の分解を促進することが可能となる。
プラズマＣＶＤによるＴｉ膜の成膜プロセスのように、温度制御による選択的な付着防止が不十分である場合であっても、以上のようにプラズマ化や還元剤添加してＣｌ２の分解をアシストすることにより、Ｃｌ２ガスの分解の割合を上昇させ、チャンバ内のより低温部位のクリーニングも可能になり、より完全なクリーニングが実現される。すなわち、このようにＣｌ２ガスの分解をアシストすることにより、温度制御以外の方法でクリーニング時の選択性を緩和してチャンバ内全体を有効にクリーニングすることができる。
この場合に、チャンバ内の温度設定や印加するプラズマのパワーまたは添加する還元剤の流量を適宜調整することにより、Ｃｌ２の各部位での分解を精密に制御することができ、チャンバ内のクリーニング選択性を制御することができるとともに、よりダメージの少ないクリーニングを実現することができる。
適切な分解アシストを実現するために、プラズマのパワーは１００〜３００Ｗの範囲であることが好ましい。また、還元剤の量は、還元剤の種類にもよるがクリーニングガス全体の１０〜５０％程度が好ましい。
なお、このようなＣｌ２ガスの分解アシストは、プラズマＣＶＤによるＴｉ膜成膜の際に特に有効であるが、熱ＣＶＤによるＴｉＮ膜成膜の際に適用することも可能である。
より完全なクリーニングを実現するためには、Ｃｌ２ガスにＣｌＦ３ガスを微量添加することが好ましい。クリーニング対象部位は高温に保持されるため、Ｃｌ２ガスで十分クリーニングすることができるが、クリーニング対象部位以外の部位（非クリーニング対象部位）に付着防止しきれずに付着物が残存した場合には、完全にクリーニングすることができないおそれがある。例えば、チャンバ壁には、Ｃｌ２ガスによるクリーニング後に、変色した付着物が残存していることがある。この場合には、低温で分解する微量のＣｌＦ３ガスを補助的に添加することにより、非クリーニング対象部位に付着防止しきれずに残存した付着物も十分にクリーニング除去することができる。この場合に、ＣｌＦ３ガスは従来のようにメインのクリーニングガスとして使うのではなく、補助的に微量添加するものであるから、高温で分解して生成するエッチング種（Ｆ原子）も少なく、高温での腐食も少なく、チャンバ内にダメージを与えるおそれは小さい。チャンバ内ダメージを生じさせない観点から、ＣｌＦ３ガスの添加量はクリーニングガス全体の５％以下であることが好ましい。
また、Ｃｌ２ガスによるクリーニングの後、補助的にＣｌＦ３ガスによるクリーニングを行うことによっても、非クリーニング対象部位に付着した付着物を十分にクリーニング除去することができる。この場合にも、ＣｌＦ３ガスによる腐食が生じないように、ＣｌＦ３ガスの流量を低く設定することが好ましい。
以上のように、クリーニングガスとしてＣｌ２ガスを用いることにより、従来のＣｌＦ３ガスの場合よりも高温でのクリーニングが可能となり、成膜温度近傍でクリーニングすることができるので生産性の低下が少なく、かつチャンバ壁等へのダメージを生じさせずにクリーニング対象部位を確実にクリーニングすることができる。
次に、本発明のＣｌ２ガスクリーニングの成膜への影響を調査した実験結果について説明する。
ここでは、図１２に示すように、サセプタ温度６５０℃でのＴｉ膜成膜処理（ステップＡ）の後、サセプタ温度をＴｉ膜の成膜時の温度から２００℃に低下させてＣｌＦ３ガスクリーニングを行い（ステップＢ）、その後、サセプタ温度を６５０℃まで上昇させてチャンバ内のプリコートを行い（ステップＣ）、引き続き、サセプタ温度を６５０℃に維持したまま２５枚のウエハに対して連続してＴｉ膜の成膜を行った（ステップＤ）。その後、サセプタの温度を６５０℃に維持してＣｌ２ガスクリーニングを行い（ステップＥ）、引き続きサセプタ温度を６５０℃に維持したままチャンバ内のプリコートを行い（ステップＦ）、その後サセプタ温度は６５０℃のままで２５枚のウエハに対して連続してＴｉ膜の成膜を行った（ステップＧ）。ステップＤおよびＧのＴｉ膜の成膜については、Ｓｉ上とＳｉＯ２上の両方について行った。
なお、ステップＥのＣｌ２ガスクリーニングでは、ステップＢのＣｌＦ３ガスクリーニングにおけるＴｉ系膜のエッチレートと同等のエッチレートが得られる条件を選択した。具体的には以下の条件とした。
圧力：１３３Ｐａ
Ｃｌ２ガス流量：８００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
Ａｒガス流量：７００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
Ｎ２ガス流量：７００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
また、クリーニング時間は、Ｔｉ成膜処理のステップでサセプタ表面およびガイドリング表面に堆積したＴｉ膜を完全に除去できる時間に設定した。
ステップＤおよびＧにおける膜の抵抗値とそのばらつきを図１３に示す。図１３に示すように、Ｃｌ２ガスクリーニング後の成膜では、Ｓｉ上およびＳｉＯ２上のいずれも、ＣｌＦ３ガスクリーニング後と同等の抵抗値およびばらつきを示し良好な結果であることが確認された。
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、本発明を熱ＣＶＤによるＴｉＮ膜の成膜、プラズマＣＶＤによるＴｉ膜の成膜に適用した場合について示したが、本発明はこれに限るものではない。また、上記実施形態では、塩化金属化合物ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを用いてＴｉ膜およびＴｉＮ膜を成膜する例について示したが、他の塩化金属化合物ガスを用いて他の金属膜または金属化合物膜を成膜する場合についても適用可能である。例えば、ＴａＣｌ５ガスとＮＨ３ガスを用いて熱ＣＶＤによりバリア膜として用いられるＴａＮ膜を成膜する場合、ＴａＣｌ５ガスとＨ２ガスを用いてプラズマＣＶＤによりやはりバリア膜として用いられるＴａ膜を成膜する場合にも適用することができる。
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）用基板に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用基板等の他のものであってもよい。

Claims (32)

  1. チャンバ内の基板載置台に被処理基板を載せ、前記チャンバ内を排気しつつ、前記基板載置台の温度を所定温度に設定した状態で前記チャンバ内に設けられたガス吐出部材から塩化金属化合物ガスを含む処理ガスを吐出させ、被処理体の表面にＣＶＤにより金属膜または金属化合物膜を成膜する工程と、
    前記チャンバ内に被処理基板が存在しない状態で、前記ガス吐出部材から前記チャンバ内にＣｌ２ガスを含むクリーニングガスを吐出させて前記チャンバ内をクリーニングする工程と
    を有し、
    前記クリーニングする工程は、クリーニング対象部位の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように、また、非クリーニング対象部位の温度が分解開始温度未満の温度になるように、前記基板載置台の温度、前記吐出部材の温度および前記チャンバの壁部の温度をそれぞれ独立に制御する、成膜方法。
  2. 前記塩化金属化合物ガスはＴｉＣｌ４ガスであり、前記金属はＴｉである、請求項１に記載の成膜方法。
  3. 前記処理ガスはＴｉＣｌ４ガスと窒素含有ガスとを含み、
    前記成膜する工程では、前記基板載置台の温度を４００〜７００℃に設定し、前記ガス吐出部材および前記チャンバの壁部の温度を副生成物が付着し難い１５０〜２５０℃に設定して、被処理基板の表面に熱ＣＶＤにより金属化合物膜としてＴｉＮ膜を成膜し、
    前記クリーニングする工程では、前記基板載置台が前記クリーニング対象部位であり、その温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように制御し、前記ガス吐出部材および前記チャンバの壁部が前記非クリーニング対象部位であり、その温度が分解開始温度以下でかつ前記成膜する工程の際の温度の近傍の温度になるように制御する、請求項２に記載の成膜方法。
  4. 前記処理ガスはＴｉＣｌ４ガスと還元ガスとを含み、
    前記成膜する工程では、前記基板載置台の温度を４００〜７００℃に設定し、前記ガス吐出部材の温度を４００〜５００℃に設定し、前記チャンバの壁部の温度を１５０〜２５０℃に設定して、被処理基板の表面にプラズマＣＶＤにより金属膜としてＴｉ膜を成膜し、
    前記クリーニングする工程では、前記基板載置台および前記ガス吐出部材が前記クリーニング対象部位であり、それらの温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように制御し、前記チャンバの壁部が前記非クリーニング対象部位であり、その温度が分解開始温度以下となるように制御する、請求項２に記載の成膜方法。
  5. 前記クリーニングする工程において、前記チャンバ内の圧力を制御してＣｌ２ガスの分解開始温度を制御する、請求項１に記載の成膜方法。
  6. 前記クリーニングする工程において、前記クリーニング対象部位の温度に応じて、Ｃｌ２ガスの分解開始温度が所定の温度になるように、前記チャンバ内の圧力を制御する、請求項１に記載の成膜方法。
  7. 前記クリーニングする工程において、クリーニングガスをプラズマ化することにより、前記チャンバの壁部のクリーニングをアシストする、請求項１に記載の成膜方法。
  8. 前記クリーニングガスのプラズマ化はリモートプラズマを用いて行う、請求項７に記載の成膜方法。
  9. 前記クリーニングガスは、さらに還元剤を含む、請求項１に記載の成膜方法。
  10. 前記クリーニングガスは、さらにＣｌＦ３ガスを含む、請求項１に記載の成膜方法。
  11. 前記クリーニングする工程は、クリーニング対象の部位の温度を成膜の際の温度の近傍の温度にして行われる、請求項１に記載の成膜方法。
  12. チャンバ内の基板載置台上に被処理基板を載せ、前記チャンバ内を排気しつつ、前記基板載置台の温度を所定温度に設定した状態でチャンバ内に設けられたガス吐出部材から塩化金属化合物ガスを含む処理ガスを吐出させて前記基板載置台上の被処理体の表面に金属膜または金属化合物膜を成膜した後、前記チャンバ内をクリーニングするクリーニング方法であって、
    Ｃｌ２ガスを含むクリーニングガスを用い、前記チャンバ内に被処理基板が存在しない状態で、クリーニング対象部位の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように、また、非クリーニング対象部位の温度が分解開始温度未満の温度になるように、前記基板載置台の温度、前記吐出部材の温度および前記チャンバの壁部の温度をそれぞれ独立に制御しつつ、前記チャンバ内にクリーニングガスを導入する、クリーニング方法。
  13. 前記塩化金属化合物ガスはＴｉＣｌ４ガスであり、前記金属はＴｉである、請求項１２に記載のクリーニング方法。
  14. 前記チャンバ内の圧力を制御してＣｌ２ガスの分解開始温度を制御する、請求項１２に記載のクリーニング方法。
  15. 前記クリーニング対象部位の温度に応じて、Ｃｌ２ガスの分解開始温度が所定の温度になるように、前記チャンバ内の圧力を制御する、請求項１２に記載のクリーニング方法。
  16. 前記クリーニングガスをプラズマ化することにより、前記チャンバの壁部のクリーニングをアシストする、請求項１２に記載のクリーニング方法。
  17. 前記クリーニングガスのプラズマ化はリモートプラズマを用いて行う、請求項１６に記載のクリーニング方法。
  18. 前記クリーニングガスは、さらに還元剤を含む、請求項１２に記載のクリーニング方法。
  19. 前記クリーニングガスは、さらにＣｌＦ３ガスを含む、請求項１２に記載のクリーニング方法。
  20. クリーニング対象の部位の温度を成膜の際の温度の近傍の温度にする、請求項１２に記載のクリーニング方法。
  21. 被処理基板の表面に金属膜または金属化合物膜を成膜する成膜装置であって、
    被処理基板を収容するチャンバと、
    前記チャンバ内で被処理基板を載置する基板載置台と、
    前記チャンバ内に塩化金属化合物ガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
    前記チャンバ内にＣｌ２ガスを含むクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給機構と、
    前記チャンバ内に設けられ、前記処理ガスおよび前記クリーニングガスを前記チャンバ内に吐出するガス吐出機構と、
    前記チャンバ内を排気する排気機構と、
    前記基板載置台、前記ガス吐出部材、前記チャンバの壁部をそれぞれ独立して加熱する加熱機構と、
    前記クリーニングガスを供給する際に、クリーニング対象部位の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように、また、非クリーニング対象部位の温度が分解開始温度未満の温度になるように、前記基板載置台の温度、前記吐出部材の温度および前記チャンバの壁部の温度をそれぞれ独立に制御する制御機構と
    を具備する、成膜装置。
  22. 前記処理ガス供給機構は、前記塩化金属化合物ガスとしてＴｉＣｌ４ガスを供給し、Ｔｉ膜またはＴｉ化合物膜を成膜する、請求項２１に記載の成膜装置。
  23. 前記制御機構は、前記チャンバ内の圧力を制御してＣｌ２ガスの分解開始温度を制御する、請求項２１に記載の成膜装置。
  24. 前記制御機構は、前記クリーニング対象部位の温度に応じて、Ｃｌ２ガスの分解開始温度が所定の温度になるように、前記チャンバ内の圧力を制御する、請求項２１に記載の成膜装置。
  25. 前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構をさらに具備する、請求項２１に記載の成膜装置。
  26. 前記クリーニングガスをプラズマ化してクリーニングをアシストするプラズマ化機構をさらに具備する、請求項２１に記載の成膜装置。
  27. 前記プラズマ化機構は、リモートプラズマ源を有する、請求項２６に記載の成膜装置。
  28. 前記クリーニング対象部位は、Ａｌ化合物またはＮｉもしくはＮｉ化合物で構成されている、請求項２１に記載の成膜装置。
  29. 前記クリーニングガス供給機構は、さらに還元剤を含むクリーニングガスを供給する、請求項２１に記載の成膜装置。
  30. 前記クリーニングガス供給機構は、さらにＣｌＦ３ガスを含むクリーニングガスを供給する、請求項２１に記載の成膜装置。
  31. 前記制御機構は、クリーニング対象の部位の温度を成膜の際の温度の近傍の温度に制御する、請求項２１に記載の成膜装置。
  32. コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するための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、
    チャンバ内の基板載置台に被処理基板を載せ、前記チャンバ内を排気しつつ、前記基板載置台の温度を所定温度に設定した状態で前記チャンバ内に設けられたガス吐出部材から塩化金属化合物ガスを含む処理ガスを吐出させ、被処理体の表面にＣＶＤにより金属膜または金属化合物膜を成膜する工程と、
    前記チャンバ内に被処理基板が存在しない状態で、前記ガス吐出部材から前記チャンバ内にＣｌ２ガスを含むクリーニングガスを吐出させて前記チャンバ内をクリーニングする工程と
    を有し、
    前記クリーニングする工程は、クリーニング対象部位の温度がＣｌ２ガスの分解開始温度以上となるように、また、非クリーニング対象部位の温度が分解開始温度未満の温度になるように、前記基板載置台の温度、前記吐出部材の温度および前記チャンバの壁部の温度をそれぞれ独立に制御する成膜方法
    が行われるようにコンピュータ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 (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101038863B (zh) * 2001-02-15 2011-07-06 东京毅力科创株式会社 被处理件的处理方法及处理装置
KR101246443B1 (ko) * 2008-03-28 2013-03-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 금속계막의 성막 방법 및 기억 매체
JP5439771B2 (ja) * 2008-09-05 2014-03-12 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP5492789B2 (ja) 2008-12-12 2014-05-14 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および成膜装置
US8507388B2 (en) * 2010-04-26 2013-08-13 Asm International N.V. Prevention of oxidation of substrate surfaces in process chambers
JP5476269B2 (ja) * 2010-09-29 2014-04-23 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び成膜装置
US8501283B2 (en) * 2010-10-19 2013-08-06 Lam Research Corporation Methods for depositing bevel protective film
CN103088315A (zh) * 2011-11-03 2013-05-08 无锡华润上华科技有限公司 化学气相淀积设备
US20140069459A1 (en) * 2012-09-09 2014-03-13 Novellus Systems, Inc. Methods and apparatus for cleaning deposition chambers
JP6280721B2 (ja) * 2013-01-22 2018-02-14 東京エレクトロン株式会社 ＴｉＮ膜の成膜方法および記憶媒体
KR102033735B1 (ko) * 2013-11-20 2019-10-17 엘지디스플레이 주식회사 기판 냉각장치 및 이를 포함하는 화학기상 증착장치
KR102028478B1 (ko) * 2013-11-20 2019-10-04 엘지디스플레이 주식회사 화학기상 증착장치
JP5971870B2 (ja) * 2013-11-29 2016-08-17 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体
KR102019303B1 (ko) * 2013-12-18 2019-09-06 엘지디스플레이 주식회사 화학기상 증착 시스템
JP5726281B1 (ja) * 2013-12-27 2015-05-27 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP5897617B2 (ja) * 2014-01-31 2016-03-30 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP5762602B1 (ja) * 2014-06-24 2015-08-12 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
US20160362782A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Gas dispenser and deposition apparatus using the same
JP6518548B2 (ja) * 2015-08-10 2019-05-22 東京応化工業株式会社 紫外線照射装置、レジストパターン形成装置、紫外線照射方法及びレジストパターン形成方法
JP6763274B2 (ja) * 2016-10-14 2020-09-30 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜装置のクリーニング方法及び記憶媒体
JP6851173B2 (ja) * 2016-10-21 2021-03-31 東京エレクトロン株式会社 成膜装置および成膜方法
JP6615153B2 (ja) * 2017-06-16 2019-12-04 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板載置機構、および基板処理方法
KR102527232B1 (ko) * 2018-01-05 2023-05-02 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치의 제조장치 및 표시 장치의 제조방법
JP6956660B2 (ja) * 2018-03-19 2021-11-02 東京エレクトロン株式会社 クリーニング方法及び成膜装置
JP7058545B2 (ja) * 2018-04-25 2022-04-22 東京エレクトロン株式会社 ガス供給管のクリーニング方法および処理システム
KR102620219B1 (ko) * 2018-11-02 2024-01-02 삼성전자주식회사 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
JP7422531B2 (ja) * 2019-12-17 2024-01-26 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP7205455B2 (ja) * 2019-12-19 2023-01-17 株式会社Sumco エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法
JP7023308B2 (ja) * 2020-03-19 2022-02-21 株式会社Kokusai Electric 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび基板処理方法
US20210381107A1 (en) * 2020-06-03 2021-12-09 Micron Technology, Inc. Material deposition systems, and related methods and microelectronic devices

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08115886A (ja) * 1994-08-25 1996-05-07 Tokyo Electron Ltd 処理装置及びドライクリーニング方法
JPH10256192A (ja) * 1997-02-25 1998-09-25 Applied Materials Inc 三ふっ化塩素による処理チャンバクリーニング方法および装置
JP2001185489A (ja) * 1999-12-22 2001-07-06 Tokyo Electron Ltd クリ−ニング方法
JP2003203907A (ja) * 2002-01-07 2003-07-18 Hitachi Ltd Ｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法
JP2003526731A (ja) * 1998-01-13 2003-09-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Ｃｖｄコールドウォールチャンバおよび排気ラインの清浄方法
JP2004039788A (ja) * 2002-07-02 2004-02-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2004083983A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Applied Materials Inc Ｔｉ膜形成方法
JP2004218053A (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Tokyo Electron Ltd 薄膜の形成方法及び薄膜の形成装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3476638B2 (ja) 1996-12-20 2003-12-10 東京エレクトロン株式会社 Ｃｖｄ成膜方法
US6189482B1 (en) 1997-02-12 2001-02-20 Applied Materials, Inc. High temperature, high flow rate chemical vapor deposition apparatus and related methods
US5983906A (en) 1997-01-24 1999-11-16 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for a cleaning process in a high temperature, corrosive, plasma environment
US6051286A (en) 1997-02-12 2000-04-18 Applied Materials, Inc. High temperature, high deposition rate process and apparatus for depositing titanium layers
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
US6364954B2 (en) * 1998-12-14 2002-04-02 Applied Materials, Inc. High temperature chemical vapor deposition chamber
JP2006066540A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Tokyo Electron Ltd 薄膜形成装置の洗浄方法及び薄膜形成装置
US20090321692A1 (en) * 2005-01-05 2009-12-31 Locascio Michael Nanostructured material comprising semiconductor nanocrystal complexes
JP4878202B2 (ja) * 2006-04-26 2012-02-15 東京エレクトロン株式会社 膜位置調整方法、記憶媒体及び基板処理システム

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08115886A (ja) * 1994-08-25 1996-05-07 Tokyo Electron Ltd 処理装置及びドライクリーニング方法
JPH10256192A (ja) * 1997-02-25 1998-09-25 Applied Materials Inc 三ふっ化塩素による処理チャンバクリーニング方法および装置
JP2003526731A (ja) * 1998-01-13 2003-09-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Ｃｖｄコールドウォールチャンバおよび排気ラインの清浄方法
JP2001185489A (ja) * 1999-12-22 2001-07-06 Tokyo Electron Ltd クリ−ニング方法
JP2003203907A (ja) * 2002-01-07 2003-07-18 Hitachi Ltd Ｃｖｄ装置およびそのクリーニング方法
JP2004039788A (ja) * 2002-07-02 2004-02-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2004083983A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Applied Materials Inc Ｔｉ膜形成方法
JP2004218053A (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Tokyo Electron Ltd 薄膜の形成方法及び薄膜の形成装置

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