TWI403607B - The Ti-based film deposition method and storage medium - Google Patents

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Description

Ti系膜之成膜方法及記憶媒體
本發明，係有關於在處理室內從蓮蓬頭而吐出包含有TiCl4 之處理氣體，而在被配置於處理室內之被處理基板的表面上，成膜Ti系膜之成膜方法，以及電腦可讀取之記憶媒體。
在半導體裝置之製造工程中，係對身為被處理基板之半導體晶圓(以下，單純稱為晶圓)，施加成膜處理、蝕刻處理等之各種的氣體處理。此種氣體處理，舉例而言，係將晶圓收容於處理室內，並藉由一面將處理室內減壓，一面將反應性氣體(腐蝕性氣體)，例如Cl、F等之包含有鹵素之處理氣體作供給，而進行之。例如，在TiN等之Ti系膜的CVD成膜處理中，係將晶圓加熱至直到例如700℃左右，並因應於需要而將處理氣體電漿化，而在特定之減壓下將身為處理氣體之TiCl4 氣體與還原氣體等導入處理室內而進行成膜處理。
另一方面，作為被設置於處理室中之蓮蓬頭的材料，於先前，係使用Al合金(例如JIS A 5052)或是不銹鋼，但是，在使用有如TiCl4 氣體一般之鹵素含有氣體之氣體處理中，身為此些等之構成成分的Al，Fe，Cu等，會與氣體處理所造成之副產物的HCl或是Hf等的鹵素化氫起反應，而生成此些之金屬鹵化物。而後，此種金屬鹵化物，在被保持於減壓之處理室內，係為高蒸氣壓性而容易氣化，並藉由在處理室中擴散而在處理室內成為粒子，或是於成膜中時被取入至堆積物中，而有在晶圓上產生金屬污染的問題。
此種金屬污染會混入被形成於晶圓之接觸孔底部的Si擴散層內而容易地擴散，而有使耐電壓性或歐姆性等之電晶體特性劣化之虞。
近來，被形成於晶圓上之圖案的細微化係在進行，而接觸孔係被細微化至約0.13 μm左右，Si擴散層亦被細微化至80nm左右。此種Si擴散層之深度，係被使用較淺之接合(shallow junction)，而伴隨於此，上述之金屬污染所致的電晶體特性之劣化係變為顯著，而對金屬污染之減低化的要求係變的日益強烈。此種金屬污染之減低化，特別是在以CVD所致之金屬成膜中係極為重要。
做為解決此種問題之技術，在日本特開2003－313666號公報中，係揭示有將蓮蓬頭等之處理室內構件之表面以Ni等來被覆的技術。Ni雖然當與含有鹵素之氣體接觸時會產生鹵素化合物，但是由於Ni之鹵素化合物其蒸氣壓係低而難以蒸發，因此在處理室內難以成為粒子，而能達成晶圓之金屬污染的降低。
然而，當如此這般將蓮蓬頭之表面以Ni來構成時，在成膜Ti膜等之後，會有蓮蓬頭之表面起反應而產生黑色之反應物的情況，此反應物係容易剝離而粒子化。又，藉由此種反應物，蓮蓬頭之可分割的部位會被強固地擴散接合。而且，此種化合物一旦被產生，則在先前之乾洗淨條件中，除去係為困難。
本發明之目的，係提供一種：當在設置有至少表面係由Ni含有材料所成之蓮蓬頭的處理室中，使用TiCl4 作為處理氣體而形成Ti系膜時，能抑制對蓮蓬頭之反應物的形成，且亦能將被形成之反應物有效率地去除的Ti系膜之成膜方法。
為了達成上述目的，本發明者們，首先係針對被形成於身為氣體吐出構件之蓮蓬頭的表面上之黑色的反應物進行調查。其結果，判明了該反應物係為包含有Ni與Ti的物質。由此事而得知，身為處理氣體之TiCl4 或是此TiCl4 被還原所形成之TiClx 、Ti，係與構成蓮蓬頭之Ni起反應，而形成黑色之化合物。根據此種新知識，於本發明中，係藉由降低成膜時之氣體吐出構件的溫度，且使TiCl4 氣體之供給量減少，而抑制此種之反應，又，藉由使洗淨時之溫度上升，而使得就算是形成有上述之化合物，亦可十足地將之去除。
亦即是，若藉由本發明之第一觀點，則係提供一種Ti系膜之成膜方法，其係為在處理室中，從至少表面係由Ni含有材料所成之氣體吐出構件，吐出包含有TiCl4 氣體之處理氣體，並在被配置於處理室內之被處理體之表面成膜Ti系膜的Ti系膜之成膜方法，其特徵為，具備有：將前述氣體吐出構件之溫度設為300℃以上未滿450℃，且將TiCl4 氣體流量設為1~12mL/min(sccm)、又或是將TiCl4 氣體分壓設為0.1~2.5Pa，而對特定枚數之被處理體成膜Ti系膜之步驟；和於其後，在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，將前述氣體吐出構件之溫度設為200~300℃，而將氟素系之洗淨氣體導入處理室內，並對前述處理室內作洗淨的步驟。
又，若藉由本發明之第2觀點，則係提供一種Ti系膜之成膜方法，其係為在處理室中，從至少表面係由Ni含有材料所成之氣體吐出構件，吐出包含有TiCl4 氣體之處理氣體，並在被配置於處理室內之被處理體之表面成膜Ti系膜的Ti系膜之成膜方法，其特徵為，具備有：當前述氣體吐出構件係為在表面露出有Ni含有材料之狀態時，以不使被處理體存在於處理室之狀態下，將鈍化用氣體供給至前述處理室內，並至少在前述氣體吐出構件之表面形成鈍化膜的步驟；和將前述氣體吐出構件之溫度設為300℃以上未滿450℃，且將TiCl4 氣體流量設為1~12mL/min(sccm)、又或是將TiCl4 氣體分壓設為0.1~2.5Pa，而對特定枚數之被處理體成膜Ti系膜之步驟；和於其後，在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，將前述氣體吐出構件之溫度設為200~300℃，而將氟素系之洗淨氣體導入前述處理室內，並對前述處理室內作洗淨的步驟。
於上述第2觀點中，作為前述鈍化用氣體，係可使用前述洗淨氣體。
於上述第1又或是第2的觀點中，係以實施有：在前述Ti系膜的成膜之前，在前述處理室內未存在有被處理體之狀態下，從前述氣體吐出構件吐出包含有TiCl4 氣體之處理氣體，而至少在前述氣體吐出構件之表面形成預覆蓋膜的步驟為理想。
又，作為典型之實施形態，係可以反覆複數次之方式，來將對前述特定枚數之Ti系膜成膜之步驟，以及對前述處理室內作洗淨之步驟作結合。
作為前述Ti系膜，係可使用Ti膜，於此情況，作為還原氣體，係可使用氫氣。又，在成膜Ti膜後，亦可施加氮化處理。
作為洗淨氣體，係可使用ClF3 氣體。又，作為氣體吐出構件，典型上，係可使用：被對向設置於被處理體，且被形成有多數之氣體吐出孔的蓮蓬頭。
若藉由本發明之第3觀點，則係提供一種記憶媒體，其係為在電腦上動作，而被記憶有控制成膜裝置之程式的記憶媒體，其特徵為：前述記憶媒體，係在實行時，以進行一種Ti系膜之成膜方法的方式，來控制前述成膜裝置，該Ti系膜之成膜方法，係為在處理室中，從至少表面係由Ni含有材料所成之氣體吐出構件，吐出包含有TiCl4 氣體之處理氣體，並在被配置於處理室內之被處理體之表面成膜Ti系膜的Ti系膜之成膜方法，且具備有：將前述氣體吐出構件之溫度設為300℃以上未滿450℃，且將TiCl4 氣體流量設為1~12mL/min(sccm)、又或是將TiCl4 氣體分壓設為0.1~2.5Pa，而對特定枚數之被處理體成膜Ti系膜之步驟；和於其後，在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，將前述氣體吐出構件之溫度設為200~300℃，而將氟素系之洗淨氣體導入前述處理室內，並對前述處理室內作洗淨的步驟。
若藉由本發明之第4觀點，則係提供一種記憶媒體，其係為在電腦上動作，而被記憶有控制成膜裝置之程式的記憶媒體，其特徵為：前述記憶媒體，係在實行時，以進行一種Ti系膜之成膜方法的方式，來控制前述成膜裝置，該Ti系膜之成膜方法，係為在處理室中，從至少表面係由Ni含有材料所成之氣體吐出構件，吐出包含有TiCl4 氣體之處理氣體，並在被配置於處理室內之被處理體之表面成膜Ti系膜的Ti系膜之成膜方法，其特徵為，具備有：當前述氣體吐出構件係為在表面露出有Ni含有材料之狀態時，以不使被處理體存在於處理室之狀態下，將鈍化用氣體供給至前述處理室內，並至少在前述氣體吐出構件之表面形成鈍化膜的步驟；和將前述氣體吐出構件之溫度設為300℃以上未滿450℃，且將TiCl4 氣體流量設為1~12mL/min(sccm)、又或是將TiCl4 氣體分壓設為0.1~2.5Pa，而對特定枚數之被處理體成膜Ti系膜之步驟；和於其後，在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，將前述氣體吐出構件之溫度設為200~300℃，而將氟素系之洗淨氣體導入前述處理室內，並對前述處理室內作洗淨的步驟。
另外，在本發明中，氣體之流量的單位，雖係使用mL/min，但是由於氣體之體積係會隨溫度以及氣壓而大大變化，因此於本發明中係使用換算為標準狀態之值。另外，換算為標準狀態之值，通常係以sccm(Standerd Cubic Centimeter per Minutes)而被標記，因此亦將sccm作併記。於此之標準狀態，係為溫度0℃(273.15K)，氣壓1atm(101325Pa)之狀態(STP)。
若藉由本發明，則由於係將氣體吐出構件之溫度設為300℃以上未滿450℃的低溫度，且將TiCl4 氣體流量設為1~12mL/min(sccm)之低流量，又或是將TiCl4 氣體分壓設為2.5Pa以下之低分壓，而對特定枚數之被處理體成膜Ti系膜，因五能抑制氣體吐出構件之Ni與Ti間之反應。又，由於之後係在氟素系之洗淨氣體所致之處理室內的洗淨中，將氣體吐出構件之溫度設為較先前為更高之200~300℃，因此就算是被形成有NiTi系化合物，亦能作洗淨除去。故而，能將因被形成NiTi層所致之粒子的問題，或是在構件間產生擴散接合之問題，極為有效地解決之。又，藉由形成鈍化膜，就算是在使用新品之蓮蓬頭或是剛經過化學洗淨後之蓮蓬頭的情況，亦能有效地抑制NiTi層之形成。
以下，參考所添附之圖面而針對本發明之實施形態作具體說明。
圖1，係為展示在本發明之其中一種實施形態的Ti系膜之成膜方法的實施中所使用的Ti膜成膜裝置之一例的概略剖面圖。此Ti膜成膜裝置100，係具有略圓筒狀之處理室31。此處理室31，係在由鋁又或是鋁合金(例如JIS A 5052)所成之基材的內壁面，被形成有包含有Ni之內壁層31c。包含有Ni之內壁層31c，典型上係以純Ni又或是Ni基合金所構成。構成內壁層31c之Ni，係與含有鹵素之處理氣體反應，而形成低蒸氣壓金屬化合物。此內壁層31c，例如係藉由離子電鍍、電鍍、噴鍍等而形成。
在處理室31之內部，用以將身為被處理體之晶圓W作水平支持的晶座32，係以藉由被設置於其中央下部之圓筒狀的支持構件33而支持的狀態下被配置。在晶座32之外緣部，係被設置有用以將晶圓W作導引的導引環34。又，在晶座32係被埋入有加熱器35，此加熱器35係藉由從加熱器電源36而被給電一事，將身為被處理基板之晶圓W加熱至特定之溫度。在晶座32之表面近旁，係被埋設有電極38，此電極38係被接地。另外，晶座32係可由陶瓷，例如由AlN來構成，於此情況，係被構成陶瓷加熱器。
在處理室31之天花板壁31a，係經由絕緣構件39，而被設置有身為氣體吐出構件之蓮蓬頭40。此蓮蓬頭40，係藉由上段塊體40a、中段塊體40b、以及下段塊體40c所構成，而成為略圓盤狀。上段塊體40a，係在中段塊體40b與下段塊體40c的同時，具備有構成蓮蓬頭本體部之水平部40d與連續於此水平部40d之外周上方的環狀支持部40e，而被形成為凹狀。而，藉由此環狀支持部40e，蓮蓬頭40全體係被支持。蓮蓬頭40係以包含有Ni之材料所構成，典型上係以純Ni又或是Ni基合金所構成。而，在下段塊體40c係被交互形成有吐出氣體之吐出孔47與48。
於上段塊體40a之上面，係被形成有第1氣體導入口41、與第2氣體導入口42。於上段塊體40a之中，係從第1氣體導入口41而分歧有多數之氣體通路43。於中段塊體40b係被形成有氣體通路45，上述氣體通路43，係經由水平延伸之通連路43a而與此些之氣體通路45相通連。進而，此氣體通路45係通連於下段塊體40c之吐出孔47。又，於上段塊體40a之中，係從第2氣體導入口42而分歧有多數之氣體通路44。於中段塊體40b係被形成有氣體通路46，上述氣體通路44，係與此些之氣體通路46相通連。進而，此氣體通路46係和在中段塊體40b內水平延伸之通連路46a相連接，此通連路46係和下段塊體40c之多數的吐出孔48相通連。而，上述第1以及第2氣體導入口41、42，係被連接於氣體供給機構50之氣體管線。
氣體供給機構50，係具備有：供給身為洗淨氣體之ClF3 氣體的ClF3 氣體供給源51；和供給身為Ti化合物氣體之TiCl4 氣體的TiCl4 氣體供給源52；和供給Ar氣體之Ar氣體供給源53；和供給身為還原氣體之H2 氣體的H2 氣體供給源54；和供給身為氮化氣體之NH3 氣體的NH3 氣體供給源55。而後，於ClF3 氣體供給源51係被連接有ClF3 氣體供給管線57；於TiCl4 氣體供給源52係被連接有TiCl4 氣體供給管線58；於Ar氣體供給源53係被連接有Ar氣體供給管線59；於H2 氣體供給源54係被連接有H2 氣體供給管線60；於NH3 氣體供給源55係被連接有NH3 氣體供給管線60a。又，雖未圖示，但是係亦具備有N2 氣體供給源。而，在各氣體管線，係被設置有質量流控制器62，以及挾著質量流控制器62而設置之2個的閥61。
於前述之第1氣體導入口41，係被連接由從TiCl4 氣體供給源52所延伸之TiCl4 氣體供給管線58，於此TiCl4 氣體供給管線58，係被連接有從ClF3 氣體供給源51所延伸之ClF3 氣體供給管線57以及從Ar氣體供給源53所延伸之Ar氣體供給管線59。又，於前述之第2氣體導入口42，係被連接有從H2 氣體供給源54所延伸之H2 氣體供給管線60，於此H2 氣體供給管線60，係被連接有從NH3 氣體供給源55所延伸之NH3 氣體供給管線60a。故而，在製程中，從TiCl4 氣體供給源52而來之TiCl4 氣體，係與從Ar氣體供給源53而來之Ar氣體一同經由TiCl4 氣體供給管線58而從蓮蓬頭40之第1氣體導入口41到達蓮蓬頭40內，並經由氣體通路43、45而從吐出孔47被吐出至處理室31內；另一方面，從H2 氣體供給源54而來之H2 氣體，係經由H2 氣體供給管線60而從蓮蓬頭40之第2氣體導入口42到達蓮蓬頭40內，並經由氣體通路44、46而從吐出孔48被吐出至處理室31內；亦即是，蓮蓬頭40，係成為將TiCl4 氣體與H2 氣體完全獨立地供給至處理室31內的後混合型，而此些氣體係在吐出後被混合並產生反應。另外，並不限定為此，而亦可為以TiCl4 與H2 相混合後之狀態而將此些供給至處理室31內的預混合型。
於蓮蓬頭40，係經由整合器63而被連接有高頻電源64，而成為因應於需要來從此高頻電源64供給高頻電力至蓮蓬頭40。藉由從高頻電源64供給高頻電力，將經由蓮蓬頭40而被供給至處理室31內之氣體電漿化並進行成膜處理。
又，在蓮蓬頭40之上段塊體40a的水平部40d，係被設置有用以加熱蓮蓬頭40之加熱器75。於此加熱器75，係被連接有加熱器電源76，藉由從加熱器電源76而對加熱器75給電，來將蓮蓬頭40加熱至所期望之溫度。在上段塊體40a之凹部，係被設置有用以提高加熱器75所致之加熱效率的斷熱構件77。
在處理室31之底壁31b的中央部，係被形成有圓形之孔65，於底壁31b，係以覆蓋此孔65的方式，而被設置有朝向下方突出之排氣室66。此排氣室66之內側，係經由以與前述之內壁層31c相同之材料所成的被覆層66a而被被覆。於排氣室66之側面，係被連接有排氣管67，於此排氣管67，係被連接有排氣裝置68。而，藉由使此排氣裝置68動作，成為能將處理室31內減壓至特定之真空度為止。
於晶座32，用以支持晶圓W並使其升降之3根(僅圖示2根)的晶圓支持銷69，係相對於晶座32之表面可突出陷沒地被設置，而此些之晶圓支持銷69係被固定於支持板70。而，晶圓支持銷69，係藉由空氣汽缸等之驅動機構71，經由支持板71而被升降。
於處理室31之側壁，係被設置有：用以進行在與鄰接於處理室31而被設置的未圖示之晶圓搬送室之間的晶圓之搬出搬入的搬出搬入口72；和將此搬出搬入口72作開閉之閘閥73。
Ti膜成膜裝置100之構成部，係成為被連接於由微處理器(電腦)所成之控制部80並被其所控制之構成。又，於控制部80，係被連接有：使用者界面，其係由作業員為了管理Ti膜成膜裝置100而進行指令輸入操作之鍵盤或是將Ti膜成膜裝置100之工作狀況可視化並作顯示之顯示器等所成。進而，於控制部80，係被連接有記憶部82，其係被記憶有：用以在控制部80之控制中實現於Ti膜成膜裝置100中所實行的各種處理之控制程式；或是用以因應於處理條件而在Tiu膜成膜裝置100之各構成部中實行處理的程式、亦即是處理程序。處理程序係可被記憶於硬碟或是半導體記憶體中，或是亦可成為以被記憶在CDROM、DVD等之可搬性之記憶媒體的狀態下，而被安裝在記憶部82之特定位置。進而，亦可從其他裝置，例如經由專用網路而將處理程序作適當傳送。而，因應需要，藉由依照從使用者界面81而來之指示而將任意之處理程序從記憶部82呼叫出並於控制部802中實行，而在控制部80之控制下，進行Ti膜成膜裝置100中之所期望的處理。
接下來，針對如以上一般之Ti膜成膜裝置100所致的本實施形態之Ti膜成膜方法作說明。
於本實施形態中，當蓮蓬頭係為新品的情況以及係為被作了化學再生洗淨者的情況，係如圖2所示，進行預鈍化工程(工程1)、成膜工程(工程2)、洗淨工程(工程3)。
首先，針對工程1之預鈍化工程作說明。當蓮蓬頭係為新品時，以及係為藉由加水NH3 等而被作了化學再生洗淨者的情況時，於其表面係露出有Ni又或是Ni合金，若是在此狀態下進行預覆蓋，則TiCl4 與Ni係反應，例如在純Ni蓮蓬頭的情況時，會產生以下之反應，而在Ti預覆蓋層與蓮蓬頭之間，容易地生成黑色之NiTi層。
Ni＋TiCl4 → NiTi＋NiCIx ↑ ＋TiCIx
若是如此這般被形成TiNi層，則預覆蓋層會容易地被剝離，而成為粒子。故而，當作為蓮蓬頭而被導入新品者又或是被化學再生洗淨者時，於成膜工程之前，從ClF3 氣體供給源51將ClF3 氣體導入處理室31內，並以原位(In－Situ)而在蓮蓬頭40之表面形成身為保護膜之NiFx 鈍化膜。
Ni＋CIF3 → NiFx (PF)＋Cl2 ↑
(PF係表示鈍化膜)
若是此NiFx 鈍化膜被形成，則當其後進行TiCl4 氣體之供給時，由於NiTi等之容易剝離的膜係不會被生成，而會生成氣體狀之NiClx 或是TiFx 鈍化膜，等，因此膜之剝離變得難以產生。
此預鈍化工程，理想係為以下述之條件來進行ClF3 氣體流量：100~2000mL/min(sccm)Ar氣體流量：100~2000mL/min(sccm)N2 氣體流量：100~2000mL/min(sccm)壓力：133.3~1333Pa溫度：150~500℃時間：500~3600sec
另外，氣體之流量單位雖係使用mL/min，但是於此由於係使用換算為標準狀態後之值(通常以sccm來表示)，因此將sccm作併記(以下亦同)。於此之標準狀態，係如上述一般使用STP。
如上述一般，預鈍化工程，雖係以藉由使用身為洗淨氣體之ClF3 ，而能不個別地設置氣體供給機構便可容易地形成鈍化膜而較為理想，但是只要是能形成有效的金屬氟化物之鈍化膜，則亦可使用其他之氟素含有氣體。作為其他之氟素含有氣體，例如係可列舉出NF3 、HF、F2 、C2 F6 、C3 F8 等。
另外，在其後之處理中，由於藉由ClF3 之洗淨工程，會產生與上述相同之反應並形成NiFx 鈍化膜，因此此種預鈍化工程，係僅在蓮蓬頭係為新品或是被化學再生洗淨後者的情況時係為必要。另外，藉由形成鈍化膜，由於能抑制當蓮蓬頭為新品的情況或是被化學再生洗淨後者的情況下，於初期階段之NiTi系化合物的形成，因此以進行預鈍化工程為理想，但是其並非為必須。
在此種預鈍化工程之後，準備接下來之成膜工程，而進行Ti之預覆蓋。在預覆蓋中，首先，以在處理室31內未存在有晶圓W之狀態下，藉由排氣裝置60而使處理室31內成為空氣抽空狀態，並一面將N2 氣體導入處理室31內，一面藉由加熱器35而對處理室31內作預備加熱。在溫度安定後之時間點，將Ar氣體、N2 氣體以及TiCl4 氣體經由蓮蓬頭40而以特定流量導入，並藉由加熱器所致之加熱，在處理室31內壁、排氣室66內壁以及蓮蓬頭40預成膜Ti膜。此預成膜之條件，基本上係和以下所說明之Ti堆積工程的條件為相同。在進行預成膜時，由於在蓮蓬頭40之表面係被形成有NiFx 鈍化膜，因此能抑制NiTi的形成。
工程2之成膜工程，係由Ti堆積工程(工程2－1)、和氮化工程(工程2－2)所成。
在工程2－1之Ti堆積工程中，在將預成膜後之處理室31內調整為與經由閘閥73而連接之外部氣體環境相同之後，關閉閘閥73，而從真空狀態之未圖示的晶圓搬送室起，經由搬出入口72來將晶圓W搬入處理室31內。而後，對處理室31內供給Ar氣體，並對晶圓W作預備加熱。在晶圓之溫度幾乎成為安定的時間點，將Ar氣體、H2 氣體以及TiCl4 氣體以特定之流量而流動於預送(pre－flow)管線內以進行預送。而後，在將氣體流量以及壓力保持為相同的狀態下，切換至成膜用之管線，並將此些之氣體經由蓮蓬頭40而導入處理室31內。此時，於蓮蓬頭40，係從高頻電源而被施加有高頻電力，藉由此，被導入處理室31內之Ar氣體、H2 氣體、TiCl4 氣體係被電漿化。而後，在藉由加熱器35而被加熱至特定之溫度的晶圓W上，被電漿化之氣體係起反應而在晶圓W上堆積Ti，在經過特定時間後，被成膜特定厚度之Ti膜。
於此工程中，藉由加熱器75而將蓮蓬頭40之溫度設定在300℃以上未滿450℃，並將TiCl4 氣體之流量設定在1~12mL/min(sccm)以下。
於先前技術中，關於蓮蓬頭40之溫度，係重視預覆蓋膜之膜質而控制在450℃以上之溫度，又，關於TiCl4 氣體之流量，係考慮處理量而極力使其朝向增大流量之方向。但是，係判明了：當蓮蓬頭40之溫度係為如此這般而較高的情況，或是TiCl4 之流量為較多的情況，於蓮蓬頭40之表面，Ni與Ti之反應性係被提高，而成為容易在蓮蓬頭40之表面形成NiTi層。若是如此這般地被形成NiTi層，則會容易地剝離而形成粒子，又，蓮蓬頭40之構成構件彼此之間亦較容易被擴散接合，而會有分離變為困難的缺點。
相對於此，藉由將蓮蓬頭40之溫度設為未滿450℃，且將TiCl4 氣體之流量設為12mL/min(sccm)以下，Ni與Ti之反應係被抑制。關於蓮蓬頭40之溫度，藉由設為低溫，除了此事本身係能降低反應性之外，藉由使氯殘存於Ti預覆蓋膜中，能阻礙與Ni之反應。於先前技術中，亦係為了降低預覆蓋膜之氯的量，而將蓮蓬頭之溫度設為較高溫，但是，經由以設為低溫的方式來使氯些許殘存，能降低Ni與Ti之反應性。又，關於TiCl4 氣體之流量，藉由將直接有助於NiTi系化合物之形成反應的TiCl4 氣體極力地減少，而抑制其反應。而，藉由如此地抑制Ni與Ti之反應，NiTi層係難以被形成，而能顯著地降低粒子之問題或是擴散接合的問題。
又，為了極力減少直接有助於NiTi系化合物之形成反應的TiCl4 氣體，代替對TiCl4 氣體之流量作規定，亦可對TiCl4 氣體之分壓作規定。此時，係將TiCl4 氣體之分壓設為0.1~2.5Pa。藉由如此這般地將TiCl4 氣體分壓的上限設為2.5Pa，能抑制Ni與Ti之反應。
上述TiCl4 氣體流量之規定，雖係為適用於典型的300mm晶圓之處理的情況者，但是TiCl4 氣體分壓則係不依存於晶圓之尺寸或是裝置而可適用。
將蓮蓬頭40之溫度下限設為300℃，乃是因為考慮有預覆蓋膜之膜質等。又，將TiCl4 氣體流量之下限設為1mL/min(sccm)，將TiCl4 氣體分壓之下限設為0.1Pa，係因為若是使用較此些值為更低之值，則成膜速率係變為不實用，而難以確保所期望之處理量之故。
更理想之蓮蓬頭溫度的範圍，係為380~450℃，而更理想之TiCl4 氣體的流量，係為3~12mL/min(sccm)。又，更理想之TiCl4 氣體分壓，係為0.4~2.0Pa之範圍。
Ti膜堆積工程之其他條件的較理想範圍，係為下述所示一般。
i)從高頻電源6而來之高頻電力頻率：300kHz~27MHz功率：100~1500W ii)加熱器35所致之晶座32的溫度：300~650℃ iii)Ar氣體流量：500~2000m L/min(sccm)iv)H2 氣體流量：1000~5000mL/min(sccm)v)處理室內壓力：133~1333Pa(1~10Torr)
另外，Ti堆積工程之時間，係因應於所欲得到之膜厚而適當設定。
而後，係實施工程2－2的氮化工程。於此氮化工程中，係在上述Ti堆積工程結束後，停止TiCl4 氣體，而設為維持流動有H2 氣體以及Ar氣體之狀態，並一面將處理室31內(處理室壁或蓮蓬頭表面等)加熱至適宜的溫度，一面作為氮化氣體而流入NH3 氣體，同時從高頻電源64而對蓮蓬頭40施加高頻電力並將處理氣體電漿化，而藉由被電漿化後之處理氣體，將被成膜於晶圓W之Ti薄膜的表面氮化。
氮化工程之較理想條件，係為如下述所示一般。
i)從高頻電源64而來之高頻電力頻率：300kHz~27MHz功率：500~1500W ii)加熱器35所致之晶座32的溫度：300~650℃ iii)Ar氣體流量：0.8~2.0L/min(800~2000sccm)Iiv)H2 氣體流量：1.5~4.5L/min(1500~4500sccm)v)NH3 氣體流量：0.5~2.0L/min(500~2000sccm)vi)處理室內壓力：133~1333Pa(1~10Torr)
另外，此工程雖並非為必要，但是從防止Ti膜之氧化等的觀點而言，係以實施為理想。
在對特定枚數之晶圓進行此種工程2之成膜工程後，實施工程3之洗淨工程。
在此工程中，係在處理室31內未存在有晶圓之狀態下，將ClF3 氣體導入處理室31內，而進行乾洗淨。此時，係將蓮蓬頭40之溫度設為200~300℃之較先前技術為更高的溫度。於先前技術中，附著於蓮蓬頭40或處理室壁之Ti系的附著物，雖係以170℃左右之較為低的溫度而可洗淨之，但是當被形成有NiTi系化合物之情況時，係判明了無法於先前之洗淨條件中將之去除。於此，在對能將NiTi系化合物有效去除之方法作檢討的結果，判明了：藉由如上述一般，將蓮蓬頭40之溫度設為200~300℃之較先前技術中為高之溫度，能經由下述之反應而將NiTi系化合物分解除去。
NiTi＋CIF3 → TiFx ＋NiFx (PF)＋Cl2 ↑
由於能如此這般地將NiTi系化合物分解，因此就算是在成膜工程2中於蓮蓬頭40些許被形成有NiTi層，亦能藉由洗淨工程3而有效地將其去除，而在接下來之預成膜以及成膜中，能更加地減低起因於NiTi系化合物所造成之缺點。
於此洗淨工程中，因加熱器35之加熱所致的晶座32之溫度，係以設定為100~300℃之範圍為理想。又，ClF3 氣體流量，係以100~2000mL/min(sccm)為理想。另外，在洗淨工程中，除了ClF3 之外，亦可使用NF3 、F2 等之其他的氟素系氣體。
在如此之洗淨工程之後，於下一次的成膜之前，與上述之預鈍化工程後相同地，對蓮蓬頭40或處理室內壁進行預覆蓋，預覆蓋係以與Ti堆積工程相同之條件進行。
如上述一般，藉由將工程2之成膜工程的蓮蓬頭溫度設為較低，並將TiCl4 氣體流量設為較少，在能將被形成於蓮蓬頭40之NiTi層的形成本身減少的同時，就算是在工程2中被形成有NiTi層，亦能在工程3之洗淨工程中將此去除，因此能將因NiTi層之形成並成長所致的粒子之問題或是在構件間產生擴散接合之問題，極為有效地解除。又，藉由進行鈍化工程，就算是在使用新品之蓮蓬頭或是剛經過化學洗淨後之蓮蓬頭的情況，亦能有效地抑制NiTi層之形成，故更為理想。
接下來，針對確認了本發明之效果的實驗作說明。
於此，係使用300mm晶圓用之裝置而進行實驗。
首先，針對進行有預鈍化工程之蓮蓬頭與未進行之蓮蓬頭，在將成膜條件以及洗淨條件設為本發明之範圍外(蓮蓬頭溫度：470℃，TiCl4 流量：18mL/min(sccm)、Ar流量：1600mL/min(sccm)、H2 流量：3000mL/min(sccm)、TiCl4 分壓：2.59Pa、洗淨溫度：170℃)而進行500枚之Ti成膜以及其後之洗淨之後，以目視來對表面狀態作觀察(樣本1、2)。其結果，不論任一均在蓮蓬頭之表面確認有黑色之反應物，但是，相對於未進行有預鈍化工程之樣本1係在全面均被形成有黑色之反應物，針對進行了預鈍化工程之樣本2，其反應物之形成部分主要係在中央部分，而大幅被減輕。
接下來，將在進行了上述預鈍化工程之後，以本發明之範圍外之條件而進行成膜以及洗淨的樣本2之蓮蓬頭，與在進行了預鈍化工程後，將成膜條件以及洗淨條件設為本發明之範圍內(蓮蓬頭溫度：420℃，TiCl4 流量：12mL/min(sccm)、Ar流量：1600mL/min(sccm)、H2 流量：3000mL/min(sccm)、TiCl4 分壓：1.73Pa、洗淨溫度：250℃)而進行500枚之Ti成膜以及其後之洗淨之後的蓮蓬頭(樣本3)，進行膠帶剝離，並進行剝離狀態以及剝離後之膠帶的X線折射。其結果，相對於在成膜條件以及洗淨條件係為本發明之範圍外的樣本2之蓮蓬頭中，於膠帶上係附著有黑色反應物，於本發明之範圍內的樣本3之蓮蓬頭中，係並未發現有黑色反應物之附著。在針對此些而進行了X線折射之結果，係如圖3所示，針對本發明之範圍外的樣本2，除了Ti之折射峰值之外，亦發現有Ni之折射峰值，且Ni之折射峰值的強度係高，但是針對本發明之範圍內的樣本3，係僅有Ti之折射峰值，而並未辨認出有Ni之折射峰值。由此事可知，黑色之反應物係為NiTi系之化合物，而確認了：藉由本發明之範圍內的條件，幾乎可完全防止此反應物之形成。
接下來，針對進行了預鈍化工程之後，以本發明之範圍外的先前之條件來進行成膜以及洗淨時的情況(蓮蓬頭溫度：470℃，TiCl4 流量：18mL/min(sccm)、Ar流量：1600mL/min(sccm)、H2 流量：3000mL/min(sccm)、TiCl4 分壓：2.59Pa、洗淨溫度：170℃)，和以本發明之範圍內的條件來進行成膜以及洗淨的情況(蓮蓬頭溫度：420℃，TiCl4 流量：12mL/min(sccm)、Ar流量：1600mL/min(sccm)、H2 流量：3000mL/min(sccm)、TiCl4 分壓：1.73Pa、洗淨溫度：250℃)，而確認了粒子之產生狀況。於此，係在洗淨＋預覆蓋後，到下一次之洗淨＋預覆蓋為止，進行500枚左右之成膜處理，而把握了粒子之個數。又，針對以本發明之範圍外的條件而進行了成膜以及洗淨時之粒子，係藉由X線折射而進行了成分分析。於圖4A、4B展示粒子之組成分析的結果，而於圖5及圖6分別展示以本發明之範圍外以及範圍內之條件進行了成膜以及洗淨時之粒子的產生狀況。另外，於圖5、6中，白色圓圈之描繪係為超過0.16 μm之存在於Si晶圓上的粒子(又名：搬送粒子)，而黑色四角之描繪係為超過2.0 μm以上之存在於Ti膜中的粒子。
如圖4A、4B所示，在先前的條件下之處理時所產生的粒子，係辨認出有Ni與Ti之峰值，而被推定為其係被形成於蓮蓬頭上之反應物所剝離者。又，由圖5、6可明顯得知，藉由以本發明之條件來進行成膜以及洗淨，相較於先前之條件，確認了其係可大幅降低粒子的產生。另外，於圖6中，雖有數點係為粒子增加的部分，但是此係為在為了作搬送待機而進行的暫停動作中不規則地產生的由搬送系而來之粒子，於定常狀態中，係可得知在膜中幾乎不存在有粒子。
由以上，可以確認本發明之效果。
另外，本發明，係並不限於上述之實施形態，而可作各種之變更。例如，於上述實施形態中，雖係針對將本發明適用於成膜Ti膜之情況作展示，但是本發明係不限定於此，亦可適用於使用TiCl4 氣體而作成膜之TiN膜等的其他Ti系膜之成膜。又，在上述實施形態中，雖係將蓮蓬頭以純Ni或Ni合金等之包含有鎳之材料而構成，但是亦可形成包含有鎳之被覆層。進而，作為被處理基板，係並不限定於半導體晶圓，舉例而言，亦可為液晶顯示裝置(LCD)用基板等之其他者。
31．．．處理室
31a．．．天花板
31b．．．底壁
31c．．．內壁層
32．．．晶座
33．．．支持構件
34．．．導引環
35．．．加熱器
36．．．加熱器電源
38．．．電極
39．．．絕緣構件
40．．．蓮蓬頭
40a．．．上段塊體
40b．．．中段塊體
40c．．．下段塊體
40d．．．水平部
40e．．．環狀支持部
41．．．第1氣體導入口
42．．．第2氣體導入口
43．．．氣體通路
43a．．．通連路
44．．．氣體通路
45．．．氣體通路
46．．．氣體通路
46a．．．通連路
47．．．吐出孔
48．．．吐出孔
50．．．氣體供給機構
51．．．ClF3 氣體供給源
52．．．TiCl4 氣體供給源
53．．．Ar氣體供給源
54．．．H2 氣體供給源
55．．．NH3 氣體供給源
57．．．ClF3 氣體供給線路
58．．．TiCl4 氣體供給線路
59．．．Ar氣體供給線路
60．．．H2 氣體供給線路
60a．．．NH3 氣體供給線路
61．．．閥
62．．．質量流控制器
63．．．整合器
64．．．高頻電源
65．．．孔
66．．．排氣室
66a．．．被覆層
67．．．排氣管
68．．．排氣裝置
69．．．晶圓支持銷
70．．．支持板
71．．．驅動機構
72．．．搬入搬出口
73．．．閘閥
75．．．加熱器
76．．．加熱器電源
77．．．絕熱構件
80．．．控制部
81．．．使用者介面
82．．．記憶部
100．．．Ti膜成膜裝置
W．．．晶圓
[圖1]展示在本發明之其中一種實施形態的Ti系膜之成膜方法的實施中所使用的Ti膜成膜裝置之一例的概略剖面圖。
[圖2]展示本發明之其中一種實施形態的Ti系膜之成膜方法的流程圖。
[圖3]展示被形成於蓮蓬頭上的黑色化合物之膠帶剝離後的X線折射所致之Ni的峰值強度以及Ti之峰值強度的圖。
[圖4A]展示粒子之組成分析的結果之圖
[圖4B]展示粒子之組成分析的結果之圖
[圖5]展示以本發明之範圍外的條件而進行成膜以及洗淨時之粒子的產生狀況。
[圖6]展示以本發明之範圍內的條件而進行成膜以及洗淨時之粒子的產生狀況。
31．．．處理室
31a．．．天花板
31b．．．底壁
31c．．．內壁層
32．．．晶座
33．．．支持構件
34．．．導引環
35．．．加熱器
36．．．加熱器電源
38．．．電極
39．．．絕緣構件
40．．．蓮蓬頭
40a．．．上段塊體
40b．．．中段塊體
40c．．．下段塊體
40d．．．水平部
40e．．．環狀支持部
41．．．第1氣體導入口
42．．．第2氣體導入口
43．．．氣體通路
43a．．．通連路
44．．．氣體通路
45．．．氣體通路
46．．．氣體通路
46a．．．通連路
47．．．吐出孔
48．．．吐出孔
50．．．氣體供給機構
51．．．ClF3 氣體供給源
52．．．TiCl4 氣體供給源
53．．．Ar氣體供給源
54．．．H2 氣體供給源
55．．．NH3 氣體供給源
57．．．ClF3 氣體供給線路
58．．．TiCl4 氣體供給線路
59．．．Ar氣體供給線路
60．．．H2 氣體供給線路
60a．．．NH3 氣體供給線路
61．．．閥
62．．．質量流控制器
63．．．整合器
64．．．高頻電源
65．．．孔
66．．．排氣室
66a．．．被覆層
67．．．排氣管
68．．．排氣裝置
69．．．晶圓支持銷
70．．．支持板
71．．．驅動機構
72．．．搬入搬出口
73．．．閘閥
75．．．加熱器
76．．．加熱器電源
77．．．絕熱構件
80．．．控制部
81．．．使用者介面
82．．．記憶部
100．．．Ti膜成膜裝置
W．．．晶圓

Claims (17)

  1. 一種Ti系膜之成膜方法，係為在處理室中，從至少表面係由Ni含有材料所成之氣體吐出構件，吐出包含有TiCl4 氣體之處理氣體，並在被配置於處理室內之晶座上的被處理體之表面成膜Ti系膜的Ti系膜之成膜方法，其特徵為，具備有：設置對於前述晶座之溫度作控制的第1加熱器，並且設置對於前述氣體吐出構件之溫度作控制的第2加熱器之步驟；和在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，在前述氣體吐出構件之表面上將Ti系膜作預覆蓋之步驟；和之後，對於特定枚數之被處理體而成膜Ti系膜之步驟，其中，將前述Ti系膜作預覆蓋以及成膜前述Ti系膜之步驟，係藉由前述第1加熱器而加熱前述晶座並且藉由前述第2加熱器而將前述氣體吐出構件之溫度設為300℃以上未滿450℃，且將從前述氣體吐出構件所供給至前述處理室內之TiCl4 氣體流量設為1~12mL/min(sccm)、或是將前述處理室內之TiCl4 氣體分壓設為0.1~2.5Pa，於其後，係進而具備有：在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，藉由前述第1加熱器來加熱前述晶座並且藉由前述第2加熱器來將前述氣體吐出構件之溫度設為200~300℃，而將氟 素系之洗淨氣體導入處理室內，並對前述處理室內作洗淨的步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，係將對前述特定枚數之被處理體所進行的Ti系膜之成膜，和對前述處理室內之洗淨反覆進行複數次。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述Ti系膜係為Ti膜。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述處理氣體，係包含有作為還原氣體之氫氣。
  5. 如申請專利範圍第3項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述Ti系膜之成膜，係在成膜Ti膜之後，施加氮化處理。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述洗淨氣體係為ClF3 氣體。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述氣體吐出構件，係與被處理體相對向而被設置之被形成有多數氣體吐出孔的蓮蓬頭。
  8. 一種Ti系膜之成膜方法，係為在處理室中，從至少表面係由Ni含有材料所成之氣體吐出構件，吐出包含有TiCl4 氣體之處理氣體，並在被配置於處理室內之晶座上的被處理體之表面成膜Ti系膜的Ti系膜之成膜方法，其特徵為，具備有：設置對於前述晶座之溫度作控制的第1加熱器，並且 設置對於前述氣體吐出構件之溫度作控制的第2加熱器之步驟；和當前述氣體吐出構件係為在表面露出有Ni含有材料之狀態時，以不使被處理體存在於處理室之狀態下，將鈍化用氣體供給至前述處理室內，並至少在前述氣體吐出構件之表面形成鈍化膜的步驟；和在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，在前述氣體吐出構件之表面上將Ti系膜作預覆蓋之步驟；和之後，對於特定枚數之被處理體而成膜Ti系膜之步驟，其中，將前述Ti系膜作預覆蓋以及成膜前述Ti系膜之步驟，係藉由前述第1加熱器而加熱前述晶座並且藉由前述第2加熱器而將前述氣體吐出構件之溫度設為300℃以上未滿450℃，且將從前述氣體吐出構件所供給至前述處理室內之TiCl4 氣體流量設為1~12mL/min(sccm)、或是將前述處理室內之TiCl4 氣體分壓設為0.1~2.5Pa，於其後，係進而具備有：在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，藉由前述第1加熱器來加熱前述晶座並且藉由前述第2加熱器來將前述氣體吐出構件之溫度設為200~300℃，而將氟素系之洗淨氣體導入處理室內，並對前述處理室內作洗淨的步驟。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之Ti系膜之成膜方 法，其中，前述鈍化氣體係為前述洗淨氣體。
  10. 如申請專利範圍第8項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，係將對前述特定枚數之被處理體所進行的Ti系膜之成膜，和對前述處理室內之洗淨反覆進行複數次。
  11. 如申請專利範圍第8項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述Ti系膜係為Ti膜。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述處理氣體，係包含有作為還原氣體之氫氣。
  13. 如申請專利範圍第11項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述Ti系膜之成膜，係在成膜Ti膜之後，施加氮化處理。
  14. 如申請專利範圍第8項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述洗淨氣體係為ClF3 氣體。
  15. 如申請專利範圍第8項所記載之Ti系膜之成膜方法，其中，前述氣體吐出構件，係與被處理體相對向而被設置之被形成有多數氣體吐出孔的蓮蓬頭。
  16. 一種記憶媒體，係記憶有程式，該程式，係在電腦上動作並控制成膜裝置，其特徵為：前述程式，係在實行時，控制前述成膜裝置，而進行下述Ti系膜之成膜方法，該Ti系膜之成膜方法，係為在處理室中，從至少表面係由Ni含有材料所成之氣體吐出構件，吐出包含有TiCl4 氣體之處理氣體，並在被配置於處理室內之晶座上 的被處理體之表面成膜Ti系膜的Ti系膜之成膜方法，且具備有：設置對於前述晶座之溫度作控制的第1加熱器，並且設置對於前述氣體吐出構件之溫度作控制的第2加熱器之步驟；和在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，在前述氣體吐出構件之表面上將Ti系膜作預覆蓋之步驟；和之後，對於特定枚數之被處理體而成膜Ti系膜之步驟，其中，將前述Ti系膜作預覆蓋以及成膜前述Ti系膜之步驟，係藉由前述第1加熱器而加熱前述晶座並且藉由前述第2加熱器而將前述氣體吐出構件之溫度設為300℃以上未滿450℃，且將從前述氣體吐出構件所供給至前述處理室內之TiCl4 氣體流量設為1~12mL/min(sccm)、或是將前述處理室內之TiCl4 氣體分壓設為0.1~2.5Pa，於其後，係進而具備有：在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，藉由前述第1加熱器來加熱前述晶座並且藉由前述第2加熱器來將前述氣體吐出構件之溫度設為200~300℃，而將氟素系之洗淨氣體導入處理室內，並對前述處理室內作洗淨的步驟。
  17. 一種記憶媒體，係記憶有程式，該程式，係在電腦上動作，並控制成膜裝置，其特徵為： 前述程式，係在實行時，控制前述成膜裝置，而進行下述Ti系膜之成膜方法，該Ti系膜之成膜方法，係為在處理室中，從至少表面係由Ni含有材料所成之氣體吐出構件，吐出包含有TiCl4 氣體之處理氣體，並在被配置於處理室內之晶座上的被處理體之表面成膜Ti系膜的Ti系膜之成膜方法，具備有：設置對於前述晶座之溫度作控制的第1加熱器，並且設置對於前述氣體吐出構件之溫度作控制的第2加熱器之步驟；和當前述氣體吐出構件係為在表面露出有Ni含有材料之狀態時，以不使被處理體存在於處理室之狀態下，將鈍化用氣體供給至前述處理室內，並至少在前述氣體吐出構件之表面形成鈍化膜的步驟；和在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，在前述氣體吐出構件之表面上將Ti系膜作預覆蓋之步驟；和之後，對於特定枚數之被處理體而成膜Ti系膜之步驟，其中，將前述Ti系膜作預覆蓋以及成膜前述Ti系膜之步驟，係藉由前述第1加熱器而加熱前述晶座並且藉由前述第2加熱器而將前述氣體吐出構件之溫度設為300℃以上未滿450℃，且將從前述氣體吐出構件所供給至前述處理室內之TiCl4 氣體流量設為1~12mL/min(sccm)、 或是將前述處理室內之TiCl4 氣體分壓設為0.1~2.5Pa，於其後，係進而具備有：在於前述處理室內部未存在有被處理體之狀態下，藉由前述第1加熱器來加熱前述晶座並且藉由前述第2加熱器來將前述氣體吐出構件之溫度設為200~300℃，而將氟素系之洗淨氣體導入處理室內，並對前述處理室內作洗淨的步驟。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI531672B (zh) * 2008-12-12 2016-05-01 Tokyo Electron Ltd Film forming method and film forming device
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

Citations (4)

* 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
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

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610106A (en) * 1995-03-10 1997-03-11 Sony Corporation Plasma enhanced chemical vapor deposition of titanium nitride using ammonia
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
TW484189B (en) * 1999-11-17 2002-04-21 Tokyo Electron Ltd Precoat film forming method, idling method of film forming device, loading table structure, film forming device and film forming method
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
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
TWI334888B (zh) * 2000-09-08 2010-12-21 Tokyo Electron Ltd
US6514870B2 (en) * 2001-01-26 2003-02-04 Applied Materials, Inc. In situ wafer heat for reduced backside contamination
KR100676979B1 (ko) * 2001-02-09 2007-02-01 동경 엘렉트론 주식회사 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

Patent Citations (4)

* 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
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

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