WO2007034624A1 - 基板処理方法および記録媒体 - Google Patents

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WO2007034624A1
WO2007034624A1 PCT/JP2006/314612 JP2006314612W WO2007034624A1 WO 2007034624 A1 WO2007034624 A1 WO 2007034624A1 JP 2006314612 W JP2006314612 W JP 2006314612W WO 2007034624 A1 WO2007034624 A1 WO 2007034624A1
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cleaning
substrate
film
pressure
temperature
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PCT/JP2006/314612
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Hideaki Yamasaki
Kazuhito Nakamura
Yumiko Kawano
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Tokyo Electron Limited
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Publication date
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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    • C23C16/34—Nitrides
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    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing method of a film forming apparatus that forms a film on a substrate to be processed, and a recording medium that stores a program that causes a computer to operate the substrate processing method.
  • a film forming apparatus for forming a film on a substrate to be processed such as a CVD (chemical vapor deposition) apparatus! Then, a predetermined substrate is formed by placing the substrate to be processed in the processing container. Although a desired thin film is formed on the substrate to be processed by such a film forming process, the thin film formed by the film forming process is also formed on the inner wall of the processing container or a member other than the substrate to be processed, such as a substrate holder. It adheres and becomes a deposit. The deposit adhered in this way increases in film thickness when repeated film formation by a film forming apparatus is performed, and eventually peels off and may cause generation of particles.
  • CVD chemical vapor deposition
  • a tally method using remote plasma has been proposed in order to remove deposits in the processing container.
  • a remote plasma generator for generating fluorine radicals is provided outside the substrate processing container, and the plasma is excited to generate fluorine radicals from a cleaning gas such as NF.
  • the fluorine radicals are introduced into the substrate processing container to vaporize the deposits and are discharged out of the substrate processing container.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-149989
  • the etching amount is small compared to the case of the quartz member described above, the ceramic member is in contact with the hook because the fluorine radical is introduced into the substrate processing vessel in a large amount.
  • Etching with elementary radicals forms, for example, an aluminum compound, which remains in the substrate processing container, and is taken into the thin film formed during the film forming process, and is thus contaminated in the film. There was concern about the possibility of deteriorating the quality of the thin film.
  • the present invention has a general purpose to provide a novel and useful substrate processing method that solves the above problems, and a recording medium that stores a program that causes a computer to operate the substrate processing method. .
  • a specific problem of the present invention is to provide a substrate processing method for efficiently keeping the inside of a processing container of a film forming apparatus clean and improving productivity, and a program for causing a computer to operate the substrate processing method. It is to provide a stored recording medium.
  • a film forming apparatus having a holding table that holds a substrate to be processed and that has a heating unit, and a processing container that includes the holding table inside.
  • a film forming process for supplying a film forming gas to the processing container to form a film on the substrate to be processed; and after the film forming process, plasma-excited cleaning gas is supplied to the processing container.
  • plasma-excited cleaning gas is supplied to the processing container.
  • the substrate processing method characterized in that it comprises a low-temperature film-forming step of the coating film formation by lowering the temperature of said supporting table is carried out than in the case of film formation on the substrate to be processed in the film forming process and resolve.
  • the above-described problem is solved by forming a film having a holding table holding a substrate to be processed and having a heating unit, and a processing container having the holding table inside.
  • a recording medium storing a program for causing a computer to execute a substrate processing method using an apparatus, wherein the substrate processing method supplies a film forming gas to the processing container to form a film on the substrate to be processed.
  • a cleaning process for supplying a plasma-excited cleaning gas to the processing container after the film forming process to clean the inside of the processing container; and a coating film forming in the processing container after the cleaning process.
  • the cleaning step includes a high-pressure step in which the pressure in the processing container is controlled so that cleaning by molecules in which radicals in the plasma-excited cleaning gas are recombined is dominant.
  • the coating process includes a low temperature film forming process in which the temperature of the holding table is lowered as compared with the case of film forming on the substrate to be processed in the film forming process.
  • a substrate processing method for efficiently maintaining the inside of a processing container of a film forming apparatus and improving productivity, and a recording medium storing a program for causing a computer to operate the substrate processing method can be provided.
  • FIG. 1 is an example of a film forming apparatus that performs a substrate processing method according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is an example of a film forming apparatus that performs a substrate processing method according to Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a diagram (part 1) illustrating a substrate processing method according to Example 1.
  • FIG. 2B is a diagram (part 2) illustrating the substrate processing method according to the first embodiment.
  • FIG. 2C is a diagram (part 3) illustrating the substrate processing method according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram comparing etching rates of a W film and a thermal oxide film.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between pressure and activity energy of W film etching.
  • FIG. 5 is a diagram (No. 1) showing a ratio of etching rates of a W film and a thermal oxide film.
  • FIG. 6 is a diagram (part 2) showing a ratio of etching rates of the W film and the thermal oxide film.
  • FIG. 7 is a view showing the etching rate of the W film when the pressure and the temperature of the holding table are changed.
  • FIG. 8 is a diagram showing the etching rate of the thermal oxide film when the pressure and the temperature of the holding table are changed.
  • FIG. 9 is a diagram showing the detection results of contaminants in the film.
  • FIG. 10 is a diagram showing the vapor pressure of A1 fluoride and the detection results of A1 contamination in the film.
  • FIG. 11 is a diagram (part 1) showing the result of particle measurement.
  • FIG. 12 is a diagram (part 2) showing the result of particle measurement.
  • the substrate processing method according to the present invention relates to a method for continuously performing a film forming process, a cleaning process, and a coating process after cleaning using a film forming apparatus.
  • the present invention by appropriately controlling the pressure in the processing container of the film forming apparatus at the time of cleaning, cleaning is performed efficiently and with reduced damage in the processing container, and further the coating process is performed. It is possible to keep the inside of the processing container clean by optimizing the temperature of the film, and it is possible to improve the productivity of the film forming apparatus by improving the cleaning and the processing after the cleaning. .
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a film forming apparatus that performs a substrate processing method according to Example 1 of the present invention, which will be described later.
  • a film forming apparatus 100 according to the present embodiment has a casing-shaped processing container 101 having an opening at the bottom, and a downward convexity that is installed in the opening.
  • a processing container 102 having a cylindrical portion is provided, and an internal space 101A defined by the processing containers 101 and 102 is provided.
  • the processing vessels 101 and 102 are made of, for example, a metal material containing aluminum such as aluminum or an aluminum alloy.
  • the internal space 101A can be evacuated and decompressed from an exhaust port 103 installed in the processing vessel 102 by, for example, an exhaust device 114 such as a vacuum pump. It is made.
  • the exhaust port 103 is provided with a pressure adjusting valve 103A for controlling the pressure in the internal space 101A, and the pressure in the internal space 101A is controlled.
  • a columnar support portion 117 is installed on the bottom of the processing container 102 so as to stand upright, and a substantially disk-shaped substrate holding table 104 is installed on the support portion 117.
  • the substrate holder 104 is a ceramic material containing aluminum, such as A1N or AlO.
  • a heater 104A connected to the power source 113 is built in, so that the substrate W to be processed held on the substrate holding table 104 can be heated.
  • a substantially donut-shaped holding table cover 105 made of, for example, quartz is installed on the holding table 104 around the substrate to be processed W.
  • the holding table cover 105 has a function of protecting the holding table 104 and adjusting the height of the periphery of the substrate to be processed W.
  • the periphery of the substrate to be processed W is arranged on the surface of the substrate to be processed W. And the function of improving the uniformity of film formation on the substrate W to be processed.
  • the holding table cover 105 has a predetermined thickness, a temperature difference is generated between the back surface (the holding table 104 side) and the front surface (the shower head 109 side) of the holding table cover 105. In other words, the high temperature portion is not exposed to the raw material gas or the cleaning gas.
  • a structure installed in the vicinity of a substrate on which a film is formed includes a metal or an organic substance that is a contamination source of the film, and may be a material. It preferably has characteristics such as good cache accuracy, heat resistance (about 500 ° C to 600 ° C), and a small amount of degassing during heating. For this reason, the holding base cover 105 is made of a quartz material that satisfies these conditions.
  • the substrate to be processed W held on the holding table 104 is pushed up by a push-up pin 107 installed so as to penetrate the holding table 104.
  • the push-up pin 107 is installed on a disk-shaped pin mounting base 106, and the pin mounting base 106 is moved up and down by a movable device 115, so that the push-up pin 107 is moved up and down.
  • the substrate W to be processed is carried out of the processing container 101, or When the substrate to be processed W loaded from the outside is installed on the substrate holder 104
  • an opening 108 to which a gate valve 116 is attached is formed in the side wall of the processing vessel 101. For this reason, it is possible to open the gate valve 116 and carry out unloading of the substrate W to be processed using, for example, an arm of a transfer robot.
  • the shower head 109 also supplies a cleaning gas for cleaning the internal space 101A.
  • the shower head unit 109 includes a supply port 109B to which a source gas, a cleaning gas, and the like are supplied from a gas line to be described later, a diffusion region 109A in which the source gas and the cleaning gas diffuse, and the source gas and the cleaning gas. And a gas hole 110 for supplying gas to the internal space 101A.
  • a channel 111 through which a coolant for cooling the shower head unit 109 flows is formed in the shower head unit 109, and a refrigerant is supplied from the refrigerant supply source 112 to the channel 111. Is done.
  • Gas lines 120, 130, and 140 are connected to the supply port 109B, and plasma is excited by a plurality of source gases for film formation and a remote plasma generator (described later).
  • the cleaning gas can be supplied to the shower head unit 109.
  • a source gas supply source 12 for supplying a source gas such as SiH to the gas line 120 via valves 120A and 120C and a mass flow controller 120B.
  • valves 120A and 120C By opening the valves 120A and 120C, the flow rate is controlled by the mass flow controller 120B, and a gaseous material can be supplied to the internal space 101A.
  • a gas line 121 is connected to the gas line 120.
  • the gas line 121 is provided with a source gas supply source 121D for supplying a source gas such as NH via the nozzles 121A and 121C and the mass flow controller 121B.
  • a source gas such as NH
  • the mass flow controller 121B can control the flow rate and supply the source gas to the internal space 101A.
  • a purge line 122 is connected to the gas line 120.
  • the purge line 122 is provided with a purge gas supply source 122D via a nozzle 122A, 122C and a mass flow controller 122B. By opening the nozzles 122A and 122C, the mass flow controller 122B can control the flow rate and supply the purge gas to the internal space 101A.
  • a raw material supply device 130C that holds the solid raw material S is connected to the gas line 130 via a flow meter 130A and a valve 130B.
  • the raw material supply device 130C is provided with a heater 130H, which is configured to heat the solid raw material S and supply the raw material gas sublimated together with a carrier gas described later to the internal space 101A.
  • a carrier gas supply source 130G is connected to the raw material supply apparatus 130C via a valve 130D, a mass flow controller 130E, and a valve 130F. By opening the valves 13 OD and 130F, the mass flow controller 130E can control the flow rate and supply the carrier gas to the raw material supply device 130C.
  • a purge line 131 is connected to the gas line 130.
  • the purge line 131 is provided with a purge gas supply source 131D via a nozzle 131A, 131C and a mass flow controller 131B. By opening the nozzles 131A and 131C, the mass flow controller 131B can control the flow rate and supply the purge gas to the internal space 101A.
  • a remote plasma generator 141 is connected to the gas line 140.
  • the remote plasma device 141 has a structure in which the supplied cleaning gas is plasma-excited using, for example, high-frequency power having a frequency force of OO kHz.
  • the high frequency is not limited to 400 kHz.
  • plasma excitation may be performed in the high frequency to microwave range of 400 kHz to 3 GHz!
  • a gas line 142 is connected to the remote plasma generator 141.
  • the gas line 142 is supplied with a cleaning gas supply source 142 for supplying a cleaning gas such as NF via valves 142A and 142C and a mass flow controller 142B. D is installed. By opening the valves 142A and 142C, the flow rate is controlled by the mass flow rate controller 142B, and a cleaning gas can be supplied to the remote plasma generator 141.
  • a gas line 143 is connected to the gas line 142.
  • the gas line 144 is provided with a dilution gas supply source 143D for supplying a dilution gas such as Ar via valves 143A and 143C and a mass flow controller 143B.
  • a dilution gas such as Ar
  • the supplied cleaning gas for example, NF
  • processes related to film forming and cleaning such as opening and closing of the valve, flow control, control of the heater of the substrate holder, control of the pressure adjusting valve, control of the push-up pin, etc.
  • Operations such as vertical movement and evacuation are performed based on a program called a recipe, for example. In this case, these operations are controlled by the control device 100A having CPU10OOa. These connection wirings are not shown.
  • the control device 100A includes a CPU lOOa, a recording medium 100b storing the above program, an input unit 100c such as a keyboard, a display unit 100d, a connection unit 100e for connecting to a network, and a memory lOOf. Have.
  • FIG. 2A is a flowchart showing an outline of the substrate processing method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • step 10 the gas lines 120 and Z or the A source gas is supplied from the gas line 130 to form a film (for example, a W film) on the substrate to be processed.
  • the film formation is not limited to the film formation process on one substrate to be processed, but may be continuously performed on a plurality of substrates to be processed.
  • step 20 plasma-excited cleaning gas is introduced into the internal space 101A.
  • the deposit is etched mainly using the radicals of the cleaning gas generated by the remote plasma generator 141.
  • the pressure in the processing container (the internal space 101A) is set to a predetermined pressure or more, so that in the internal space 101A, the deposits of the molecules due to the recombined radicals are generated. Etching is dominant.
  • step 30 the internal space 101A is purged with an inert gas such as Ar supplied from the gas lines 120 and Z or the gas line 130, for example. Force that can be omitted in this step By providing the processing in this step, generation of particles in the processing container can be suppressed.
  • an inert gas such as Ar supplied from the gas lines 120 and Z or the gas line 130, for example. Force that can be omitted in this step.
  • a coating film is formed on the inner wall of the container 101 and the holding table 104.
  • the same coating film as that formed on the substrate to be processed in step 10 may be formed.
  • the holding table 104 is set at the same high temperature and temperature (in the case of a CVD method including a metal such as a W film, for example, 500 ° C ⁇ 60 As a result, there is a problem that A1F evaporates and diffuses into the internal space 101A (mainly from the holding table 104) before the coating film is formed.
  • the temperature of the holding table when forming the coating film is set to a temperature lower than that in the normal film forming process in Step 10 described above. For this reason, the surface of the holding table and the processing container are coated while the vapor pressure of A1F is low. As a result, the generation of A1 F is suppressed, and the generation of particles and contamination is suppressed.
  • the relationship between the temperature of the holding table 104 when these coating films are formed and the generation of A1F will be described later.
  • the effect of suppressing the generation of A1F by forming the coating film at a low temperature in this manner is that the damage to the members in the processing container is less, and the high pressure Talyung of step 20 By combining, it becomes larger. That is, conventional cleaning mainly using V radicals not only damages quartz and other components in the processing vessel, but also constitutes a holding base such as A1N or AlO, although the etching amount is small.
  • the effect of suppressing the diffusion of A1F is further enhanced by performing etching (cleaning) mainly on molecules that suppresses the formation of a coating film at a lower temperature.
  • the internal space 101A is kept clean, the film formation can be performed again, and the process can be returned to Step 10.
  • the etching rate of the deposits to be cleaned is increased, while damage to the processing container and the members in the processing container is suppressed, and further, Generation of A1F etc. is suppressed. For this reason, it is possible to efficiently keep the inside of the processing container of the film forming apparatus clean and to improve the productivity.
  • the substrate processing method shown in FIG. 2A may be changed to the method shown in FIG. 2B.
  • the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
  • step 15 the processing of step 15 is added between step 10 and step 20.
  • step 15 the pressure in the internal space 101A is made lower than the pressure in the internal space 101A in the case of step 20, so that the radicals of the cleaning gas excited by plasma are not extinguished as much as possible.
  • Tallying [0054] This is because, for example, in the internal space 101A, when there is a place where the temperature cannot be raised due to the structure, for example, a corner of the processing vessel, etc. ) To improve the etching selectivity.
  • the substrate processing method shown in FIG. 2B may be changed to the method shown in FIG. 2C.
  • the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
  • step 45 the process of step 45 is added after step 40.
  • the temperature of the holding table 104 is raised compared to the temperature of the holding table 104 in step 40, and coating film formation is performed.
  • coating film formation is performed.
  • FIG. 3 shows the result of measuring the etching rate in the internal space 101 A (on the holding table 104) of the film forming apparatus 100 using the tarrying gas plasma-excited by the remote plasma generating apparatus 141.
  • FIG. Figure 3 shows the etching rate of the W film (indicated by ⁇ and W in the figure) and the etching rate of the thermal oxide film (in the figure, T-Ox) when the pressure in the internal space 101 A is changed.
  • the cleaning gas (NF) flow rate is 210sccm
  • the dilution gas (Ar) flow rate is 300.
  • the etching rate of the thermal oxide film rapidly decreases.
  • the etching rate of the W film gradually increases as the pressure in the inner space 101A increases.
  • the damage amount (etching amount) of the quartz material can be suppressed by increasing the value. Similarly, the damage amount of A1N or Al O that constitutes the holding base is also reduced.
  • the etching rate of the W film increases as the pressure in the internal space 101A increases.
  • FIG. 4 shows the relationship between the pressure in the internal space 101A and the active energy of the W film etching in the above case.
  • the activation energy increases particularly rapidly in a region where the pressure force of the internal space 101A is 20 Torr (2666 Pa) or more. That is, it can be seen that the pressure in the internal space 101 A is preferably 20 Torr (2666 Pa) or more. In this case, it is possible to suppress damage to members (such as quartz) in the processing container while maintaining a high etching rate of the deposit (W film) deposited in the processing container.
  • FIG. 5 shows the pressure in the internal space 101A and the thermal oxide film when the temperature of the holding table 104 is changed (250 ° C., 350 ° C., 500 ° C.) in the above experiment.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ratio of etching rate of W film and W film.
  • the ratio of the etching rate is the ratio of the etching rate of the W film to the etching rate of the thermal oxide film (the etching rate of the W film Z the etching rate of the thermal oxide film, hereinafter the etching rate ratio in the text).
  • the results when the temperature of the holding table at the garden is 250 ° C, the results when the temperature of the holding table at the mouth is 350 ° C, and the results when the temperature of the holding table is 500 ° C are indicated by ⁇ . Each is shown.
  • the etching rate ratio increases as the internal space 101A increases, and the inside of the processing vessel It is obvious that the target film to be cleaned can be efficiently etched while suppressing damage to the member.
  • the temperature of the holding table 104 is 250 ° C.
  • the etching rate ratio tends to decrease slightly as the pressure in the internal space 101 A is increased.
  • the pressure in the internal space 101A is set to 20 Torr or higher to perform high pressure cleaning.
  • the temperature of the holding table 104 is 350 ° C. or higher. That is, in step 20 shown in FIG. 2A, the pressure in the internal space 101A is preferably 20 Torr (2666 Pa) or more, and in this case, the temperature of the holding table 104 is 350 degrees or more. More preferably.
  • FIG. 6 is a diagram showing an exchange cycle of a member (for example, the holding table cover 105) installed in the internal space 101A in the case shown in FIG.
  • a member for example, the holding table cover 105
  • the same reference numerals are given to the parts explained earlier, and the explanation is omitted.
  • the holding base 104 is 250 ° C, omit it in this figure! /
  • the holding base cover 105 performs its function depending on the thickness, it needs to be replaced when it becomes about 10% thinner. Therefore, the period up to the replacement of 1,000 sheets produced per month is calculated from the etching rate and shown in Fig. 6.
  • the etching rate ratio tends to decrease as the pressure in the internal space 101 A is increased.
  • the low-pressure side method has a high etching rate ratio.
  • the temperature is uneven, and the temperature is partially low (hereinafter referred to as the temperature).
  • the pressure in the internal space 101A it is preferable to lower the pressure in the internal space 101A in order to etch the deposit at the low temperature spot. In this case, it is preferable to lower the temperature in order to prevent damage to the member even on the holding base 104 side.
  • step 15 of the substrate processing method described above with reference to FIG. The step is performed so that the force is lower than the pressure in the case of Step 20, the temperature of the holding base 104 is lower than the temperature in the case of Step 20, and the low temperature portion is cleaned. I prefer that.
  • step 15 from the result shown in FIG.
  • FIG. 7 and 8 show the etching rate of the W film (FIG. 7) and the etching rate of the thermal oxide film when the pressure of the internal space 101A and the temperature of the holding table 104 are changed. (Fig. 8) is shown respectively.
  • the horizontal axis represents the temperature of the holding table 104
  • the vertical axis represents the etching rate.
  • the pressure in the internal space 101A is lTorr (133 Pa).
  • the etching rate increases when the pressure is low as a whole, but when the pressure is low (lTorr or less), the temperature is low.
  • the etching rate tends to decrease rapidly as the degree decreases. Therefore, the etching rate ratio is as shown in FIG. 5 when the temperature of the holding table is 250 ° C. Low pressure (lTorr or less) is higher, and the reverse phenomenon occurs when the temperature of the holding table is high.
  • the temperature of the holding table 104 is increased (for example, 350 ° C. or more as described above), and the internal space 101A is increased. It is preferable to increase the pressure (for example, as described above, 20 Torr or more, more preferably 30 Torr or more). However, on the other hand, when there is a place where the temperature of the etching target film is low (250 ° C. or lower), it is preferable to lower the pressure of the internal space 101A (lTorr or lower). In this case, the temperature of the holding table 104 is preferably set to 250 ° C. or less in order to reduce damage to the holding table 104 and the holding table cover 105. These low-temperature and low-pressure cleanings correspond to the process of step 15 shown in FIG. 2B.
  • A1F is generated by reacting with A1 in the processing container or the processing container.
  • the A1F may diffuse and cause particles and contamination.
  • the temperature of the holding table 104 at the time of coating film formation is kept lower than that at the time of film formation on a normal substrate to be processed, and A1F diffusion is suppressed to form a coating film. After that, the holding table is raised to a temperature necessary for normal film formation.
  • the temperature of the holding table 104 is 500 ° The temperature is preferably C to 600 ° C or higher.
  • W CO
  • SiH, NH as raw materials to form W film, WN film, WSi film, SiN film, Ta (Nt—Am) (NMe;)
  • NH, SiH are used to form a TaSiN film.
  • the temperature of the holding table 104 is made lower than in the case of step 10 to form a coating film, and A1F is diffused. Before coating, a coating film is formed at a low temperature to suppress contamination and particle generation.
  • FIG. 9 shows the impurities of the film formed on the substrate to be processed after the coating film formation when the temperature of the holding table 104 at the time of coating film formation is 400 ° C. and 450 ° C. It is the result of investigation.
  • the film formed on the substrate to be processed (wafer) is examined when the temperature of the holding table is 00 ° C and three when the holding table is 50 ° C. In the figure, the leftmost number is an arbitrary Ueno or ID number.
  • the detection result of each element is 10 1 G atoms / cm 3 in units.
  • the temperature of the holding table 104 in step 40 (the temperature of the holding table at the time of coating film formation) is 5 X 10 10 atoms Zcm 3 or less where the A1 contamination amount is an allowable value, 430 ° It is preferable to set the temperature to be C or lower. If it is 400 ° C or lower, the content of pollutants is further reduced, which is more preferable.
  • FIG. 10 shows the relationship between the temperature and the vapor pressure of A1F, and the holding table 10 during coating film formation.
  • the relationship between the temperature in Fig. 4 and the detection results of Al impurities in the film deposited on the substrate to be processed after the coating is deposited is summarized in one graph.
  • the vapor pressure of A1F on the vertical axis of the graph is shown as the ratio of the vapor pressure of A1F when the vapor pressure of A1F at 400 ° C is 1.
  • the detection result of A1 shows the average value with ⁇ , and the width between the minimum and maximum values with I.
  • the vapor pressure of A1F is about 1/100 of the case of 400 ° C and that of 450 ° C. It is about 1/100. In other words, there is a correlation between the decrease in the vapor pressure of A1F and the amount of A1 contamination during film formation. It can be a problem.
  • the purging of the internal space 101A shown in step 30 is performed by repeatedly supplying an inert gas such as Ar to the internal space 101A and discharging the inert gas from the internal space 101A. This is a process of discharging pollutants and the like out of the internal space 101A.
  • FIG. 11 shows the density of particles on the surface of the substrate to be processed (when the step 30 (purge) is performed and when it is not performed in the substrate processing method shown in FIG. 2A). / m 2 ).
  • the density of particles of 0.2 ⁇ m or more when force is applied without purging in the garden and the density of particles of 0.1 l / zm or more when force is applied without purging in the mouth
  • the density of the particles of 0.2 ⁇ m or more when purging is shown in Fig. 1, and the density of the particles of 0.1 ⁇ m or more when purging is shown by ⁇ .
  • FIG. 12 is a diagram of the back surface of the substrate to be processed in the substrate processing method shown in FIG. 2A when step 30 (purge) is performed and when it is not performed.
  • the density of (/ m 2 ) is shown.
  • the density of particles of 0.12 m or more when the purge is performed in the garden is shown, and the density of particles of 0.12 m or more when the purge is carried out with a paddle is shown.
  • substrate processing is performed using the film forming apparatus 100 based on the substrate processing method described above.
  • substrate processing is performed based on the substrate processing method shown in FIG. 2A.
  • step 10 was performed as follows.
  • the temperature of the holding table 104 is 67
  • the substrate to be processed (300 mm wafer) was carried into the internal space 101 A using a transfer robot or the like, for example.
  • W (CO) held in the raw material supply apparatus 130C is sublimated to form a raw material gas.
  • the gas was supplied from the shower head portion 109 to the internal space 101A through the gas line 130.
  • the pressure in the internal space 101A was 20 Pa (0.15 Torr).
  • the source gas was decomposed on the substrate to be processed, and a W film was formed on the substrate to be processed.
  • the film formation time was 150 seconds, and a W film having a thickness of about 20 nm was formed. This process was performed on 250 substrates.
  • step 20 was performed as follows. First, the temperature of the holding table 104 was lowered to 400 ° C. Next, NF is set to 230 sccm, Ar is set to 3000 sccm, and the remote plasma is generated.
  • the active species containing F radicals were generated by supplying it to the raw device 141 and applying 2.7kW of high frequency power to excite plasma.
  • the cleaning gas (including dilution gas) plasma-excited by the remote plasma generator 141 was supplied from the shower head unit 109 to the internal space 101 A via the gas line 140.
  • the pressure in the internal space 101A is 5320 Pa (39.
  • the processing container 101 was opened and the inside of the processing container was checked. As a result, it was deposited on the inner wall of the processing container, the shower head, the holding table, the holding table cover, and the like. It is certain that the W film has been removed and there is no damage to these members.
  • step 30 and step 40 are performed, and the processing can be returned to step 10. Thus, continuous substrate processing becomes possible.
  • Step 30 for example, an inert gas such as Ar is supplied to the internal space 101A, and a process of discharging the inert gas from the internal space 101A is repeated.
  • an inert gas such as Ar is supplied to the internal space 101A, and a process of discharging the inert gas from the internal space 101A is repeated.
  • coating film formation may be performed by changing the temperature of the holding table 104 to, for example, 400 ° C under the same conditions except for the film forming process of step 10 and the temperature of the holding table. Good.
  • step 10 was performed as follows.
  • the temperature of the holding table 104 was set to 600 ° C., and the substrate to be processed (300 mm wafer) was carried into the internal space 101 A using, for example, a transfer robot.
  • Ta (Nt—Am) (NMe) maintained at 46 ° C in the raw material supply apparatus is sublimated.
  • the raw material gas was supplied together with Ar40 sccm as a carrier gas from the shower head 109 to the internal space 101A through the gas line 130.
  • the dilution gas (purge gas) Ar is 40 sccm
  • SiH is 500 sccm
  • NH is 200 sccm
  • the gas was supplied from the shower head unit 109 to the internal space 101 A through the gas line 120.
  • the pressure in the internal space 101A was 40 Pa (0.3 Torr).
  • the source gas was decomposed on the substrate to be processed, and a TaSiN film was formed on the substrate to be processed.
  • the deposition time was 150 seconds, and a TaSiN film with a thickness of approximately 20 nm was formed. This process was performed on 250 substrates.
  • step 15 was performed as follows. First, the temperature of the holding table 104
  • the temperature was lowered to 250 ° C.
  • NF is set to 230 sccm
  • Ar is set to 3000 sccm
  • the remote plasma is generated.
  • the active species containing F radicals were generated by supplying high-frequency power to the raw device 141 and applying 1.2 kW to excite plasma.
  • the cleaning gas (dilution gas) excited by the remote plasma generator 141 is excited.
  • the pressure in the internal space 101A was 133 Pa (lTorr). This cleaning process was carried out for 10 minutes.
  • step 20 was performed as follows. First, the temperature of the holding table 104 was raised to 400 ° C. Next, NF is set to 230 sccm, Ar is set to 3000 sccm, and the remote plasma is generated.
  • the active species containing F radicals were generated by supplying it to the raw device 141 and applying 2.7kW of high frequency power to excite plasma.
  • the cleaning gas (including dilution gas) plasma-excited by the remote plasma generator 141 was supplied from the shower head unit 109 to the internal space 101 A via the gas line 140.
  • the pressure in the internal space 101A is 5320 Pa (39.
  • a cycle purge was performed in which 1000 sccm or ArO. 5 Torr (66.5 Pa) 800 sccm was held for 20 seconds and then vacuumed repeatedly for lOsec.
  • step 40 the temperature of the holding table 104 is changed to 400 ° C under the same conditions except for the film forming process of step 10 and the temperature of the holding table. went.
  • the temperature of the holding table is set to correspond to the processing in Step 45, for example. Change to 600 ° C, the same as in step 10, and perform coating in the same way. In this case, the film quality of the coating film is good, and the adhesion of the coating film is good.
  • the present invention is not limited to this, and various raw material gases such as a metal carbonyl gas are used.
  • Various film formation can be performed using Cleaning gas uses NF
  • the present invention is not limited to this, and various cleaning gases having F such as a fluorocarbon type can be used.
  • a substrate processing method for efficiently maintaining the inside of a processing container of a film forming apparatus and improving productivity, and a recording medium storing a program for causing a computer to operate the substrate processing method can be provided.

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Abstract

　　　被処理基板を保持する、加熱手段を有する保持台と、前記保持台を内部に備えた処理容器と、を有する成膜装置による基板処理方法であって、前記処理容器に成膜ガスを供給して前記被処理基板に成膜を行う成膜工程と、前記成膜工程後に、プラズマ励起されたクリーニングガスを前記処理容器に供給して前記処理容器内のクリーニングをするクリーニング工程と、前記クリーニング工程後に前記処理容器内にコーティング成膜を行うコーティング工程と、を有し、前記クリーニング工程では、プラズマ励起された前記クリーニングガス中のラジカルが再結合した分子によるクリーニングが支配的となるよう前記処理容器内の圧力が制御される高圧工程を含み、前記コーティング工程では、前記成膜工程の前記被処理基板への成膜の場合より前記保持台の温度を下げて前記コーティング成膜が行われる低温成膜工程を含むことを特徴とする基板処理方法。

Description

明 細 書
基板処理方法および記録媒体
技術分野
[0001] 本発明は、被処理基板に成膜を行う成膜装置の基板処理方法と、当該基板処理 方法をコンピュータに動作させるプログラムを記憶した記録媒体に関する。
背景技術
[0002] 被処理基板に成膜を行う成膜装置、例えば CVD (化学気相堆積)装置などにお！、 ては、処理容器内に被処理基板を載置して所定の成膜を行う。このような成膜処理 によって被処理基板上には所望の薄膜が形成されるが、当該処理容器の内壁や、も しくは基板保持台など被処理基板以外の部材にも成膜処理による薄膜が付着して堆 積物となる。このようにして付着した前記堆積物は、成膜装置による成膜が繰り返され ると膜厚が増大し、やがては剥離してパーティクルの発生原因となる場合がある。
[0003] そこで、処理容器内の堆積物を除去するために、リモートプラズマを用いたタリー- ング方法が提案されている。例えば、リモートプラズマクリーニング法では、基板処理 容器の外にフッ素ラジカルを生成するためのリモートプラズマ発生部を設け、プラズ マを励起することで、例えば NFなどのクリーニングガスよりフッ素ラジカルを生成して
3
いる。そこで、当該フッ素ラジカルを基板処理容器に導入することによって堆積物を 気化させ、当該基板処理容器の外へと排出している。
特許文献 1 :特開平 10— 149989号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力し、上記のリモートプラズマによるクリーニング方法では、クリーニングのための 反応種におもにフッ素ラジカルを用いているため、例えば基板処理容器内部に石英 部材などがあった場合は当該石英部材がエッチングされてしまうという問題があった 。さらに、当該基板処理容器内部に A1N, Al Oなどのセラミック部材を用いた場合、
2 3
前記した石英部材の場合に比べてエッチング量は少な 、ものの、当該フッ素ラジカ ルが大量に当該基板処理容器内に導入されるため、当該セラミック部材が当該フッ 素ラジカルによりエッチングされて、例えばアルミの化合物などが形成され、当該基 板処理容器内に残留して、それが成膜工程にぉ ヽて形成される薄膜中にとりこまれ 、膜中汚染として当該薄膜の膜質を低下させてしまう可能性が懸念されていた。
[0005] そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な基板処理方法と、当該 基板処理方法をコンピュータに動作させるプログラムを記憶した記録媒体を提供する ことを統括的目的としている。
[0006] 本発明の具体的な課題は、成膜装置の処理容器内を効率よく清浄に保持し、生産 性が良好となる基板処理方法と、当該基板処理方法をコンピュータに動作させるプロ グラムを記憶した記録媒体を提供することである。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明の第 1の観点では、上記の課題を、被処理基板を保持する、加熱手段を有 する保持台と、前記保持台を内部に備えた処理容器と、を有する成膜装置による基 板処理方法であって、前記処理容器に成膜ガスを供給して前記被処理基板に成膜 を行う成膜工程と、前記成膜工程後に、プラズマ励起されたクリーニングガスを前記 処理容器に供給して前記処理容器内のクリーニングをするクリーニング工程と、前記 クリーニング工程後に前記処理容器内にコーティング成膜を行うコーティング工程と、 を有し、前記クリーニング工程では、プラズマ励起された前記クリーニングガス中のラ ジカルが再結合した分子によるクリーニングが支配的となるよう前記処理容器内の圧 力が制御される高圧工程を含み、前記コーティング工程では、前記成膜工程の前記 被処理基板への成膜の場合より前記保持台の温度を下げて前記コーティング成膜 が行われる低温成膜工程を含むことを特徴とする基板処理方法により、解決する。
[0008] また、本発明の第 2の観点では、上記の課題を、被処理基板を保持する、加熱手段 を有する保持台と、前記保持台を内部に備えた処理容器と、を有する成膜装置によ る基板処理方法をコンピュータに動作させるプログラムを記憶した記録媒体であって 、前記基板処理方法は、前記処理容器に成膜ガスを供給して前記被処理基板に成 膜を行う成膜工程と、前記成膜工程後に、プラズマ励起されたクリーニングガスを前 記処理容器に供給して前記処理容器内のクリーニングをするクリーニング工程と、前 記クリーニング工程後に前記処理容器内にコーティング成膜を行うコーティング工程 と、を有し、前記クリーニング工程では、プラズマ励起された前記クリーニングガス中 のラジカルが再結合した分子によるクリーニングが支配的となるよう前記処理容器内 の圧力が制御される高圧工程を含み、前記コーティング工程では、前記成膜工程の 前記被処理基板への成膜の場合より前記保持台の温度が下げられる低温成膜工程 を含むことを特徴とした、記録媒体により、解決する。
発明の効果
[0009] 本発明によれば、成膜装置の処理容器内を効率よく清浄に保持し、生産性が良好 となる基板処理方法と、当該基板処理方法をコンピュータに動作させるプログラムを 記憶した記録媒体を提供することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]実施例 1による基板処理方法を実施する成膜装置の一例である。
[図 2A]実施例 1による基板処理方法を示す図（その 1)である。
[図 2B]実施例 1による基板処理方法を示す図（その 2)である。
[図 2C]実施例 1による基板処理方法を示す図（その 3)である。
[図 3]W膜と熱酸ィ匕膜のエッチングレートを比較した図である。
[図 4]圧力と W膜のエッチングの活性ィ匕エネルギーの関係を示した図である。
[図 5]W膜と熱酸ィ匕膜のエッチングレートの比を示した図（その 1)である。
[図 6]W膜と熱酸ィ匕膜のエッチングレートの比を示した図（その 2)である。
[図 7]圧力と保持台の温度を変更した場合の W膜のエッチングレートを示す図である
[図 8]圧力と保持台の温度を変更した場合の熱酸ィ匕膜のエッチングレートを示す図で ある。
[図 9]膜中の汚染物質の検出結果を示す図である。
[図 10]A1のフッ化物の蒸気圧と、膜中の A1汚染の検出結果を示す図である。
[図 11]パーティクル測定の結果を示す図（その 1)である。
[図 12]パーティクル測定の結果を示す図（その 2)である。 101, 102 処理容器 1 03 排気口 103A 圧力調整手段 104 基板保持台 105 保持台カバー 106 ピン設置台 107 突き上げピン 108 開口部 109 シャワーヘッド部 109A 拡散領域 109B 供給口 110 ガス穴 111 チャネル 112 冷媒供給源 113 電源 114 排気装置 115 可動装置 116 ゲートバルブ 120, 130, 121, 1 40, 142, 143 ガスライン 130C 原料供給器 122, 131 ノージライン 120A , 120C, 121A, 121C, 122A, 122C, 130B, 130D, 130E, 131A, 131C、 14 2A, 142C, 143A, 143C ノ レブ 120B, 121B, 131B, 130B 質量流量コント ローラ 130A 流量計 120D、 121D 原料ガス供給源 122D, 131D パージガ ス供給源 142D クリーニングガス供給源 143D 希釈ガス供給源
発明を実施するための最良の形態
[0011] 本発明による基板処理方法は、成膜装置を用いた、成膜処理、クリーニング処理、 およびクリーニング後のコーティング処理を連続的に実施する場合の方法に係るもの である。
[0012] 本発明では、クリーニング時の成膜装置の処理容器内の圧力を適宜に制御するこ とで、効率よぐかつ処理容器内のダメージを低減したクリーニングを実施し、さらにコ 一ティング処理の温度を適切にすることで、処理容器内を清浄に保持することを可能 としており、クリーニングとクリーニング後の処理を改善して、成膜装置の生産性を向 上させることを可能として 、る。
[0013] 次に、上記の基板処理方法を実施可能な成膜装置の一例について、以下に説明 する。
実施例 1
[0014] 図 1は、後述する、本発明の実施例 1による基板処理方法を実施する成膜装置の 一例を模式的に示した図である。図 1を参照するに、本実施例による成膜装置 100 は、底部に開口部を有する筐体形状の処理容器 101と、当該開口部に嵌合して設 置される、下に凸となる円筒部を有する処理容器 102を有しており、当該処理容器 1 01、 102で画成される内部空間 101Aを有している。前記処理容器 101、 102は、例 えばアルミニウムや、またはアルミニウム合金などのアルミニウムを含む金属材料より なる。
[0015] 前記内部空間 101Aは、前記処理容器 102に設置された排気口 103より、例えば 真空ポンプなどの排気装置 114により、排気されて減圧状態とされることが可能に構 成されている。また、前記排気口 103には、前記内部空間 101Aの圧力を制御する ための圧力調整バルブ 103Aが設置され、前記内部空間 101Aの圧力が制御される
[0016] また、前記処理容器 102の底部には、円柱状の支持部 117が起立するように設置 され、当該支持部 117には、略円板状の基板保持台 104が設置されている。前記基 板保持台 104は、例えば A1N、または Al Oなどの、アルミニウムを含むセラミック材
2 3
料よりなり、当該保持台 104には、電源 113に接続されたヒータ 104Aが内蔵され、 当該基板保持台 104上に保持される被処理基板 Wを加熱することが可能になってい る。
[0017] 前記被処理基板 Wの周囲の、前記保持台 104上には、例えば石英よりなる略ドー ナツ状の保持台カバー 105が設置されている。前記保持台カバー 105は、前記保持 台 104を保護するとともに、前記被処理基板 Wの周囲の高さを調整する機能を有し、 前記被処理基板 Wの周囲を、前記被処理基板 Wの表面と同じ高さにし、当該被処 理基板 Wの成膜の均一性を良好とする機能をも有して 、る。
[0018] また、前記保持台カバー 105が所定の厚さであることによって、当該保持台カバー 105の裏面 (保持台 104側）と表面 (前記シャワーヘッド部 109側）の間に温度差を生 じさせ、すなわち熱緩衝部材となって、高温となる部分が原料ガスやクリーニングガス に曝されな 、ようにして 、る。
[0019] 前記保持台カバー 105のように、成膜が行われる被処理基板近傍に設置される構 造物は、成膜の汚染源となる金属や有機物などを含んで 、な 、材料であることが好 ましぐまたカ卩ェ精度が良好である、耐熱性（500°C〜600°C程度）がある、また加熱 時に脱ガス量が少ない、などの特性を有していることが好ましい。このため、前記保 持台カバー 105は、これらの条件を満たす石英材料により形成されている。
[0020] また、前記保持台 104に保持された被処理基板 Wは、前記保持台 104を貫通する ように設置された突き上げピン 107により、突き上げられる構造になっている。前記突 き上げピン 107は、円板状のピン設置台 106に設置され、当該ピン設置台 106が、 可動装置 115により上下動され、前記突き上げピン 107の上下動の操作がされる。
[0021] 例えば、前記被処理基板 Wを、前記処理容器 101の外部に搬出する場合や、また は外部から搬入された前記被処理基板 Wを前記基板保持台 104に設置する場合に
、前記突き上げピン 107の上下動の操作が行われる。
[0022] また、前記処理容器 101の側壁部には、ゲートバルブ 116が付された開口部 108 が形成されている。このため、前記ゲートバルブ 116を開放して、例えば、搬送ロボッ トのアームを用いて被処理基板 Wの搬出'搬入を実施することが可能となっている。
[0023] また、前記処理容器 101の、前記基板保持台 104に対向する側には、被処理基板
Wに成膜を行うための原料ガスを前記内部空間 101Aに供給するシャワーヘッド部 1
09が設置されている。また、前記シャワーヘッド部 109からは、前記内部空間 101A をクリーニングするための、クリーニングガスも供給される。
[0024] 前記シャワーヘッド部 109は、後述するガスラインから、原料ガス、クリーニングガス などが供給される供給口 109Bと、当該原料ガス、クリーニングガスが拡散する拡散 領域 109A、および当該原料ガス、クリーニングガスを前記内部空間 101Aに供給す るガス穴 110と、を有している。
[0025] また、前記シャワーヘッド部 109には、該シャワーヘッド部 109を冷却するための冷 媒が流れるチャネル 111が形成されており、当該チャネル 111には、冷媒供給源 11 2から冷媒が供給される。
[0026] また、前記供給口 109Bには、ガスライン 120、 130、 140がそれぞれ接続されてお り、成膜のための複数の原料ガスと、リモートプラズマ発生装置 (後述)でプラズマ励 起されたクリーニングガスを、前記シャワーヘッド部 109に供給することが可能に構成 されている。
[0027] まず、前記ガスライン 120には、バルブ 120A、 120C、および質量流量コントローラ 120Bを介して、例えば SiHなどの原料ガスを供給するための、原料ガス供給源 12
4
0Dが設置されている。前記バルブ 120A、 120Cを開放することで、前記質量流量コ ントローラ 120Bで流量を制御し、気体原料を前記内部空間 101Aに供給することが 可能に構成されている。
[0028] また、前記ガスライン 120には、ガスライン 121が接続されている。前記ガスライン 1 21には、ノ レブ 121A、 121C、および質量流量コントローラ 121Bを介して、例えば NHなどの原料ガスを供給するための、原料ガス供給源 121Dが設置されている。 前記バルブ 121A、 121Cを開放することで、前記質量流量コントローラ 121Bで流量 を制御し、原料ガスを前記内部空間 101 Aに供給することが可能に構成されている。
[0029] また、前記ガスライン 120には、パージライン 122が接続されている。前記パージラ イン 122には、ノ レブ 122A、 122C、および質量流量コントローラ 122Bを介して、パ ージガス供給源 122Dが設置されている。前記ノ レブ 122A、 122Cを開放すること で、前記質量流量コントローラ 122Bで流量を制御し、パージガスを前記内部空間 10 1Aに供給することが可能に構成されて 、る。
[0030] また、前記ガスライン 130には、流量計 130A、バルブ 130Bを介して、内部に固体 原料 Sを保持する原料供給装置 130Cが接続されている。当該原料供給装置 130C にはヒータ 130Hが付され、前記固体原料 Sを加熱し、後述するキャリアガスと共に昇 華した原料ガスを前記内部空間 101Aに供給することが可能に構成されている。
[0031] また、前記原料供給装置 130Cには、バルブ 130D、質量流量コントローラ 130E、 バルブ 130Fを介して、キャリアガス供給源 130Gが接続されている。前記バルブ 13 OD, 130Fを開放することで、前記質量流量コントローラ 130Eで流量を制御し、キヤ リアガスを前記原料供給装置 130Cに供給することが可能になっている。
[0032] また、前記ガスライン 130には、パージライン 131が接続されている。前記パージラ イン 131には、ノ レブ 131A、 131C、および質量流量コントローラ 131Bを介して、パ ージガス供給源 131Dが設置されている。前記ノ レブ 131A、 131Cを開放すること で、前記質量流量コントローラ 131Bで流量を制御し、パージガスを前記内部空間 10 1Aに供給することが可能に構成されて 、る。
[0033] また、前記ガスライン 140には、リモートプラズマ発生装置 141が接続されている。
前記リモートプラズマ装置 141は、例えば周波数力 OOkHzの高周波電力を用いて 、供給されるクリーニングガスをプラズマ励起する構造を有している。また、前記高周 波は 400kHzに限定されず、例えば、 400kHz〜3GHzの高周波〜マイクロ波の領 域にぉ 、てプラズマ励起を行うようにしてもよ!、。
[0034] 前記リモートプラズマ発生装置 141には、ガスライン 142が接続されている。前記ガ スライン 142には、バルブ 142A、 142C、および質量流量コントローラ 142Bを介して 、例えば NFなどのクリーニングガスを供給するための、クリーニングガス供給源 142 Dが設置されている。前記バルブ 142A、 142Cを開放することで、前記質量流量コ ントローラ 142Bで流量を制御し、クリーニングガスを前記リモートプラズマ発生装置 1 41に供給することが可能に構成されている。
[0035] また、前記ガスライン 142には、ガスライン 143が接続されている。前記ガスライン 1 43には、バルブ 143A、 143C、および質量流量コントローラ 143Bを介して、例えば Arなどの希釈ガスを供給するための、希釈ガス供給源 143Dが設置されている。前 記バルブ 143A、 143Cを開放することで、前記質量流量コントローラ 143Bで流量を 制御し、希釈ガスを前記リモートプラズマ発生装置 141に供給することが可能に構成 されている。
[0036] 前記リモートプラズマ発生装置 141では、供給されたクリーニングガス、例えば NF
3 力 希釈ガスとともにプラズマ励起され、クリーニングに寄与する反応種として、フッ素 ラジカルが形成される。このようにして、前記リモートプラズマ発生装置 141から、フッ 素ラジカルを主とするクリーニングに寄与する反応種力 前記シャワーヘッド部 109 介して前記内部空間 101Aに供給される。
[0037] また、上記の成膜装置 100において、成膜やクリーニングに係る処理、例えば上記 のバルブの開閉や、流量制御、基板保持台のヒータの制御、圧力調整バルブの制 御、突き上げピンの上下動、真空排気などの動作は、たとえばレシピと呼ばれるプロ グラムに基づき、動作される。この場合、これらの動作は、 CPUlOOaを有する、制御 装置 100Aよって制御される。これらの接続配線は図示を省略している。
[0038] 前記制御装置 100Aは、 CPUlOOaと、上記のプログラムを記憶した記録媒体 100 b、キーボードなどの入力手段 100c、表示手段 100d、ネットワークなどに接続するた めの接続手段 100e、およびメモリ lOOfを有している。
[0039] 次に、上記の成膜装置 100を用いた、実施例 1による成膜方法について説明する。
図 2Aは、本発明の実施例 1による基板処理方法の概略を示すフローチャートである 。図 2Aを参照するに、まず、ステップ 10 (図中 S10と表記、以下同様)で、前記処理 容器 101、 102で画成される前記内部空間 101Aに、前記ガスライン 120および Zま たは前記ガスライン 130から原料ガスを供給し、被処理基板に成膜 (例えば W膜の成 膜)を行う。 [0040] また、成膜は 1枚の被処理基板に対する成膜処理に限らず、複数枚の被処理基板 に連続して行うようにしてもょ 、。
[0041] 次に、ステップ 20で、前記内部空間 101Aに、プラズマ励起されたクリーニングガス
(例えば NFなどのフッ素化合物ガス)を供給して、処理容器内に堆積された堆積物
3
のクリーニングを行う。この場合、従来は、前記リモートプラズマ発生装置 141で生成 された、クリーニングガスのラジカルをおもに用いて、堆積物のエッチングを行ってい た。
[0042] しかし、本実施例によるクリーニングでは、処理容器内（前記内部空間 101A)の圧 力を所定の圧力以上とすることで、前記内部空間 101Aでは、ラジカルが再結合した 分子による堆積物のエッチングが支配的になるようにしている。
[0043] このため、クリーニングの対象膜 (例えば W膜)のエッチングレートを高く維持しつつ 、処理容器内の部材 (例えば前記保持台カバー 105を構成する石英など）に与える ダメージを抑制することが可能となっている。これらの圧力とエッチングレートの詳細 については後述する。
[0044] 次に、ステップ 30において、前記内部空間 101Aを、前記ガスライン 120および Z または前記ガスライン 130から供給される、例えば Arなどの不活性ガスによりパージ する。本ステップは省略することも可能である力 本ステップによる処理を設けることに より、処理容器内のパーティクルの発生を抑制することができる。
[0045] 次に、クリーニング後に、例えば A1のフッ化物（A1F)などの、汚染やパーティクルの 発生源が処理容器内に拡散することを抑制するために、前記内部空間 101A内の、 前記例えば処理容器 101の内壁や前記保持台 104などに、コーティング膜の成膜を 行う。当該コーティング膜は、例えばステップ 10において被処理基板上に形成した 膜と同じものを形成すればよい。
[0046] 従来は、このようなコーティング膜を形成した場合であっても、コーティング膜の成 膜の条件によっては、 A1のフッ化物が処理容器内に拡散してしまう場合があり、コー ティング膜によってパーティクルや汚染の発生を抑制することは困難となっていた。
[0047] 例えば、コーティング膜を成膜する場合に、前記保持台 104を、通常の成膜処理の 場合と同様の高!、温度 (W膜などの金属を含む CVD法の場合、例えば 500°C〜60 0°C程度）とすると、コーティング膜が形成される前に A1Fが（おもに前記保持台 104 から)前記内部空間 101Aに蒸発拡散してしまう問題が生じていた。
[0048] そこで、本実施例では、コーティング膜の成膜時の保持台の温度を、先に説明した ステップ 10の通常の成膜処理の場合より低い温度にしている。そのため、 A1Fの蒸 気圧が低い状態で保持台表面や処理容器などがコーティングされる。その結果、 A1 Fの発生が抑制され、パーティクルや汚染の発生が抑制される。これらのコーティング 膜の形成時の保持台 104の温度と、 A1Fの発生の関係については後述する。
[0049] また、このようにコーティング膜を低温で成膜することによる A1Fの発生が抑制され る効果は、処理容器内の部材へのダメージが少ない、ステップ 20の高圧力でのタリ 一ユングと組み合わせることで、より大きくなる。すなわち、従来のラジカルをおもに用 V、たクリーニングでは、処理容器内の石英などの部材にダメージが与えられるのみな らず、エッチング量は小さいものの、 A1Nや Al Oなどの、保持台を構成する材料に
2 3
対してもダメージを与えていた。そこで、 A1Nや Al Oなどへのダメージ（Fとの反応）
2 3
を抑制した、分子を主体にしたエッチング (クリーニング)を行い、さらに低温でコーテ イング膜を形成することで、 A1Fの拡散を抑制する効果がより大きくなる。
[0050] 上記のコーティング成膜の後、前記内部空間 101Aが清浄に保持され、再び成膜 が実施可能となり、処理をステップ 10に戻すことができる。
[0051] このように、本実施例による基板処理方法では、クリーニングの対象となる堆積物の エッチングレートを高くし、また一方で処理容器や処理容器内の部材のダメージを抑 制し、さらに、 A1Fなどの発生が抑制されている。このため、成膜装置の処理容器内 を効率よく清浄に保持し、生産性を良好とすることが可能となっている。
[0052] また、上記の図 2Aに示した基板処理方法は、図 2Bに示す方法のように変更しても よい。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
[0053] 図 2Bを参照するに、本図に示す方法では、ステップ 10とステップ 20の間にステツ プ 15の処理が追加されている。ステップ 15では、前記内部空間 101Aの圧力を、ス テツプ 20の場合の前記内部空間 101Aの圧力にくらべて低くし、プラズマ励起された クリーニングガスのラジカルができるだけ消滅しな 、ようにし、ラジカルを用いたタリー ニングを行っている。 [0054] これは、例えば前記内部空間 101Aで、構造上温度が上げられない箇所、例えば 処理容器の隅などがある場合に、クリーニングの対象 (たとえば W膜)と処理容器内 の部材 (例えば SiO )とのエッチングの選択比を良好とするための方法である。これら
2
の詳細については後述する。
[0055] また、上記の図 2Bに示した基板処理方法は、図 2Cに示す方法のように変更しても よい。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
[0056] 図 2Cを参照するに、本図に示す方法では、ステップ 40の後に、ステップ 45の処理 が追加されている。ステップ 45では、ステップ 40の前記保持台 104の温度に比べて 、前記保持台 104の温度を上昇させて、コーティング成膜を行っている。本ステップ を設けることで、膜質のより良好なコーティング膜を形成することが可能となり、コーテ イング膜の密着性が良好となる効果を奏する。
[0057] 次に、上記に示した基板処理方法の効果について、前記成膜装置 100を用いて行 つた実験結果に基づき、以下に説明する。以下に示すデータやグラフは、本発明の 発明者が、上記の成膜装置 100を用いて行った結果である。
[0058] 図 3は、前記リモートプラズマ発生装置 141によってプラズマ励起されたタリーニン グガスを用いて、前記成膜装置 100の前記内部空間 101A (前記保持台 104上)で エッチングレートの測定を行った結果を示す図である。図 3には、前記内部空間 101 Aの圧力を変化させた場合の、 W膜のエッチングレート（図中♦、 Wと表記）、および 熱酸ィ匕膜のエッチングレート（図中國、 T— Oxと表記)を、それぞれ示した図である。 この場合、クリーニングガス（NF )の流量は 210sccm、希釈ガス（Ar)の流量は 300
3
Osccmであり、保持台の温度は 500°Cとしている。
[0059] 図 3を参照するに、前記内部空間 101Aの圧力が大きくなるに従い、熱酸化膜のェ ツチングレートは、急速に低下している。一方で、 W膜のエッチングレートは、前記内 部空間 101Aの圧力の上昇に伴い、緩やかに上昇している。
[0060] これは、前記内部空間 101Aの圧力が増大するに従い、 NFがプラズマ励起される
3
ことで生成する Fラジカルが消滅し、再結合して F分子 (F )が生成され、おもに F分子
2
によるエッチングが支配的になるためと考えられる。このため、特に熱酸化膜のエッチ ングレートが急速に低下して 、ると考えられる。 [0061] この場合、熱酸化膜のエッチング量と前記保持台カバー 105を構成する石英材料（ SiO )のエッチング量の間に相関があると考えると、前記内部空間 101Aの圧力を増
2
大させることで、石英材料のダメージ量 (エッチング量)を抑制することが可能であるこ とがわかる。また、同様に、保持台を構成する、 A1Nまたは Al Oのダメージ量も低減
2 3
することが可能であると考えられる。
[0062] 一方、 W膜のエッチングレートは、前記内部空間 101Aの圧力が大きくなるに従い、 大きくなつている。
[0063] 図 4は、上記の場合において、前記内部空間 101Aの圧力と、 W膜のエッチングの 活性ィ匕エネルギーの関係を示したものである。図 4を参照するに、当該活性化工ネル ギ一は、前記内部空間 101Aの圧力力 20Torr (2666Pa)以上となる領域で、特に 急速に増大していることがわかる。すなわち、前記内部空間 101 Aの圧力は、 20Tor r (2666Pa)以上とすることが好ましいことがわかる。この場合、処理容器内に堆積し た堆積物 (W膜)のエッチングレートを高く維持しつつ、処理容器内の部材 (石英など )のダメージを抑制することが可能となる。
[0064] また、図 5は、上記の実験において、前記保持台 104の温度を変更（250°C、 350 °C、 500°C)した場合の、前記内部空間 101Aの圧力と、熱酸化膜と W膜のエツチン グレートの比の関係を示した図である。この場合、エッチングレートの比は、熱酸化膜 のエッチングレートに対する W膜のエッチングレートの比（W膜のエッチングレート Z 熱酸ィ匕膜のエッチングレート、以下文中エッチングレート比）である。図中、園で保持 台の温度が 250°Cの場合の結果を、口で保持台の温度が 350°Cの場合の結果を、 △で保持台の温度が 500°Cの場合の結果をそれぞれ示している。
[0065] 図 5を参照するに、前記保持台 104の温度が 350°Cと 500°Cの場合には、前記内 部空間 101Aの増大に伴って前記エッチングレート比が増大し、処理容器内の部材 のダメージを抑制しつつクリーニングの対象膜を効率よくエッチングすることが可能と なっていることがわ力る。
[0066] 一方で、前記保持台 104の温度を 250°Cとした場合には、逆に前記内部空間 101 Aの圧力を増大させるに従って僅かながらエッチングレート比が減少している傾向に ある。このため、前記内部空間 101Aの圧力を 20Torr以上として高圧力クリーニング を行う場合には、前記保持台 104の温度を、 350°C以上とすることが好ましい。すな わち、前記図 2Aに示したステップ 20においては、前記内部空間 101Aの圧力を 20 Torr(2666Pa)以上とすることが好ましく、この場合に前記保持台 104の温度を 350 度以上とすることがさらに好ましい。
[0067] 図 6は、上記の図 5に示す場合において、前記内部空間 101Aに設置された部材（ 例えば前記保持台カバー 105)の交換周期を示した図である。ただし図中、先に説 明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また、前記保持台 104が 250°Cの場合は本図では記載を省略して！/、る。
[0068] 前記保持台カバー 105は、先に説明したように、厚さによってその機能を果たすた め、 10%程度薄くなると交換する必要が生じてしまう。そこで、月産 1000枚の処理と してその交換までの周期を、エッチングレートより算出して図 6に記載している。
[0069] 図 6を参照するに、前記保持台 104の温度が、 350°Cの場合と 500°Cの場合では 略同様の結果を示しており、前記内部空間 101Aの圧力力 15Torr (2000Pa)以 上で交換周期が 3ヶ月以上となり、当該圧力が 30Torr(4000Pa)以上で交換周期 が略 12ヶ月以上となっている。このように、前記内部空間 101Aの圧力を増大させて クリーニングを行うことで、当該内部空間 101Aの部材のダメージを低減し、部材の交 換周期を長くして生産性の高い基板処理を行うことが可能となることがわかる。
[0070] 一方、図 5に示したように、前記保持台 104の温度を 250°Cとした場合には、逆に 前記内部空間 101Aの圧力を増大させるに従ってエッチングレート比が減少している 傾向にあり、寧ろ低圧側の法がエッチングレート比が高くなつている。
[0071] このため、前記内部空間 101Aで温度を上昇させることが困難である場所が存在す る場合や、または前記内部空間 101Aで温度にむらが生じ、部分的に温度が低い状 態 (以下文中低温箇所)が存在する場合には、当該低温箇所の堆積物をエッチング するためには、前記内部空間 101Aの圧力を低くすることが好ましい。この場合、前 記保持台 104側でも部材へのダメージを防止するために、温度を下げるほうが好まし い。
[0072] すなわち、当該低温箇所をふくむ処理容器内をクリーニングする場合には、先に図 2Bで説明した基板処理方法の前記ステップ 15のように、前記内部空間 101Aの圧 力を前記ステップ 20の場合の圧力に比べて低くなるようにし、前記保持台 104の温 度を前記ステップ 20の場合の温度に比べて低くなるようなステップを設け、前記低温 箇所のクリーニングをすることが好まし 、。
[0073] また、当該ステップ 15では、図 5に示した結果より、前記内部空間 101Aの圧力を 1
OTorr (1330Pa)以下、より好ましくは 5Torr (665Pa)以下、前記保持台 104の温 度を 300°C以下とすることが好ま 、。
[0074] また、図 7および図 8には、前記内部空間 101Aの圧力と前記保持台 104の温度を 変更した場合の、 W膜のエッチングレート（図 7)と熱酸ィ匕膜のエッチングレート（図 8) をそれぞれ示したものである。グラフで横軸は前記保持台 104の温度、縦軸はエッチ ングレートを示している。
[0075] また、図 7および図 8中では、♦で、前記内部空間 101Aの圧力が lTorr (133Pa)
、 NFの流量が 210sccmの場合（図中 41T 210と表記）を、以下同様に、口で、
3
前記内部空間 101Aの圧力力 OTorr (5332Pa)、 NFの流量が 210sccmの場合（
3
図中ロ40丁 210と表記）を、▲で、前記内部空間 101Aの圧力が lTorr、 NFの流
3 量が 310sccmの場合（図中 AIT 310と表記）を、〇で、前記内部空間 101Aの圧 力が 20Torr (2666Pa)、 NFの流量が 280sccmの場合（図中〇20T 280と表記）
3
を、それぞれ示している。
[0076] まず、図 7を参照するに、 W膜をエッチングする場合には、前記内部空間 101Aの 圧力が高い（20Pa以上)場合には、前記保持台 104の温度が増大した場合にエツ チングレートが増大していることがわかる。一方で、前記内部空間 101Aの圧力が低 い（lTorr以下)場合には、エッチングレートの圧力による変化は小さくなる。また、保 持台が低温（250°C以下）となる場合には、圧力が高い場合（20Pa以上）にはエッチ ングレートが極端に小さくなり、寧ろ圧力が低い場合（lTorr以下）の方が、エツチン グレートが高くなつており、傾向が逆転している。
[0077] 一方、図 8を参照するに、熱酸ィ匕膜をエッチングする場合には、全体的に圧力が低 いほうがエッチングレートは大きくなるものの、圧力が低い場合（lTorr以下）には温 度の低下に伴って急速にエッチングレートが低下する傾向にある。このため、前記ェ ッチングレート比は、図 5で先に説明したように、保持台の温度が 250°Cの場合には 、低圧力（lTorr以下）のほうが高くなり、保持台の温度が高温の場合とは逆の現象 が生じている。
[0078] これらの点を鑑みると、前記エッチングレート比を高くするためには、前記保持台 10 4の温度を高くして (例えば先に説明したように 350°C以上）、前記内部空間 101Aの 圧力を高く（例えば先に説明したように 20Torr以上、さらに好ましくは 30Torr以上） することが好ましい。しかし一方で、エッチング対象膜の温度が低い（250°C以下)箇 所が存在する場合には、前記内部空間 101Aの圧力を下げる（lTorr以下)ことが好 ましいことがわかる。この場合、前記保持台 104の温度は、当該保持第 104や前記 保持台カバー 105へのダメージを低減するために、 250°C以下とすることが好ましい 。これらの低温'低圧のクリーニングは、図 2Bに示したステップ 15の処理に対応して いる。
[0079] 次に、図 2A〜図 2Cのステップ 40に該当するコーティング処理について、その汚染 抑制効果について説明する。
[0080] 先に説明したように、クリーニング後に、前記処理容器 101、 102の内壁面や、前記 保持台 104、前記保持台カバー 105、前記シャワーヘッド部 109 (内部空間 101Aに 面する対象)などに、コーティング成膜を行うことによって、例えば A1Fの拡散を抑制 し、パーティクルや汚染の拡散を防止することが可能になる。
[0081] しかし、従来はこのようなコーティング成膜を行った場合であっても、クリーニングガ スに Fを含むガスを用いた場合、処理容器や処理容器内の A1と反応して A1Fが生成 され、 A1Fが拡散することでパーティクルや汚染の発生原因となる場合が生じて 、た
[0082] そこで、本実施例では、コーティング成膜時の前記保持台 104の温度を、通常の被 処理基板上への成膜時に比べて低く抑え、 A1Fの拡散を抑制してコーティング成膜 を実施し、その後、保持台を通常の成膜に必要な温度に上昇させるようにしている。
[0083] 例えば、金属膜や金属窒化膜 (Siが添加される場合もある）などを CVD法 (MOCV D法)で形成する場合、前記保持台 104 (被処理基板)の温度は、 500°C〜600°C、 もしくはそれ以上の温度とすることが好ましい。このような例としては、原料として W(C O) 、 SiH、 NH、用いて、 W膜や WN膜、 WSi膜、 SiN膜を形成する場合や、原料 として Ta (Nt—Am) (NMe；) 、 NH 、 SiHを用いて、 TaSiN膜を形成する場合な
2 3 3 4
ど、があげられる。
[0084] 従来は、コーティング成膜を行う場合、通常の被処理基板への成膜の場合となんら 条件を変更することなぐ行っていた。このため、クリーニングで形成された A1のフッ 化物が、例えば前記保持台 104の温度が増大されることで昇華して拡散し、成膜時 の汚染の原因となったり、または処理容器内で凝固してパーティクルの原因となる場 合が生じていた。
[0085] このため、本実施例では、例えば図 2A〜図 2Cに示したステップ 40において、前記 保持台 104の温度を、ステップ 10の場合よりも低くしてコーティング成膜を行い、 A1F が拡散する前に低温でコーティング膜を形成して、汚染やパーティクルの発生を抑 制している。
[0086] 次に、コーティング成膜時の保持台 104の温度と、その後の成膜工程において形 成される膜の汚染の関係を調べた結果について説明する。図 9は、コーティング成膜 時の前記前記保持台 104の温度を、 400°C、および 450°Cとした場合に、コーティン グ成膜後に、被処理基板に成膜された膜の不純物をそれぞれ調べた結果である。保 持台の温度力 00°Cの場合には 3枚、保持台の温度力 50°Cの場合には 2枚の被 処理基板 (ウェハ）について、形成された膜を調べている。なお、図中左端の番号は 、任意のウエノ、 ID番号である。また、各元素の検出結果は、単位が 101Gatoms/cm 3である。
[0087] 図 9を参照するに、保持台の温度が 450°Cの場合には、保持台の温度が 400°Cの 場合に比べて、特に A1の汚染量が大きぐ先に説明したように、保持台の温度を上 昇させたことによる A1Fの拡散が原因と考えられる。また Cr, Feなどの重金属も検出 されている。これは、例えば処理容器や、保持台に含有する重金属が析出しているも のと考えられる。このため、前記ステップ 40における前記保持台 104の温度（コーティ ング成膜時の保持台の温度）は、 A1コンタミネーシヨン量が許容値である 5 X 1010ato msZcm3以下となる、 430°C以下とすることが好ましぐ 400°C以下とするとさらに汚 染物質の含有量が減少し、さらに好ましい。
[0088] 図 10は、温度と A1Fの蒸気圧の関係と、コーティング成膜時の前記前記保持台 10 4の温度と、コーティング成膜後に被処理基板に成膜された膜の Alの不純物の検出 結果の関係を、 1つのグラフにまとめたものである。この場合、グラフの縦軸となる A1F の蒸気圧は、 400°Cの A1Fの蒸気圧を 1とした場合の、 A1Fの蒸気圧の比で示してい る。また、 A1の検出結果は、參で平均値を、 Iで最小値と最大値の幅を示している。
[0089] 図 10を参照するに、 A1Fの蒸気圧は、 400°Cの場合〖こ 450°Cの場合の略 100分の 1となっており、これに対応して A1の汚染量も略 100分の 1倍程度になっている。すな わち、 A1Fの蒸気圧の減少と成膜時の A1汚染量には相関関係が認められ、このため 、コーティング成膜時に保持台を低温とすることで、 A1の汚染量が抑制されることが ゎカゝる。
[0090] 次に、図 2A〜図 2Cで先に説明した、前記ステップ 30の処理容器内のパージによ るパーティクルの低減効果について説明する。ステップ 30に示した前記内部空間 10 1Aのパージは、例えば Arなどの不活性ガスを、前記内部空間 101Aへ供給すること と、当該不活性ガスを当該内部空間 101Aから排出する処理を繰り返し、パーテイク ルゃ汚染物質などを当該内部空間 101Aの外へ排出する処理である。
[0091] 図 11は、図 2Aに示した基板処理方法において、ステップ 30 (パージ)を実施した 場合と実施しなカゝつた場合にっ 、て、それぞれ被処理基板の表面のパーティクルの 密度 (/m2)を示したものである。図中、園でパージを実施しな力つた場合の 0. 2 μ m以上のパーティクルの密度を、口でパージを実施しな力つた場合の 0. l /z m以上 のパーティクルの密度を、參でパージを実施した場合の 0. 2 μ m以上のパーテイク ルの密度を、〇でパージを実施した場合の 0. 1 μ m以上のパーティクルの密度を、 それぞれ示している。
[0092] また、図 12は、図 2Aに示した基板処理方法において、ステップ 30 (パージ)を実施 した場合と実施しなカゝつた場合にっ ヽて、それぞれ被処理基板の裏面のパーテイク ルの密度 (/m2)を示したものである。図中、園でパージを実施しな力つた場合の 0. 12 m以上のパーティクルの密度を、參でパージを実施した場合の 0. 12 m以上 のパーティクルの密度を、それぞれ示している。
[0093] 図 11、図 12を参照するに、被処理基板の表面、裏面ともに、パージ処理を行った 場合にパーティクルの密度が減少しており、パージ処理を行うことで、パーティクルを 減少する効果を奏することが確認された。
実施例 2
[0094] 次に、先に示した基板処理方法に基づき、前記成膜装置 100を用いて基板処理方 法を実施した例について、以下に説明する。以下の例では、図 2Aに示した基板処 理方法に基づき、基板処理を行っている。
[0095] まず、ステップ 10の処理を、以下のようにして行った。前記保持台 104の温度を 67
2°Cとし、例えば搬送ロボットなどを用いて被処理基板（300mmウエノヽ）を前記内部 空間 101 Aに搬入した。
[0096] 次に、前記原料供給装置 130Cに保持された W(CO) を昇華して原料ガスとし、キ
6
ャリアガスである Ar90sccmと、希釈ガス（パージガス）である Ar700sccmと共に、前 記ガスライン 130を介して、前記シャワーヘッド部 109から前記内部空間 101Aに供 給した。この場合、前記内部空間 101Aの圧力は 20Pa (0. 15Torr)とした。その結 果、被処理基板上で原料ガスが分解され、被処理基板上に W膜が形成された。成膜 時間は、 150秒とし、厚さが略 20nmの W膜を形成した。この処理を 250枚の被処理 基板に対して実施した。
[0097] 次に、ステップ 20の処理を、以下のように実施した。まず前記保持台 104の温度を 400°Cに下げた。次に、 NFを 230sccm、 Arを 3000sccm、前記リモートプラズマ発
3
生装置 141に供給して高周波電力を 2. 7kW印加してプラズマ励起し、 Fラジカルを 含む活性種を生成した。
[0098] 前記リモートプラズマ発生装置 141でプラズマ励起されたクリーニングガス (希釈ガ スを含む）は、前記ガスライン 140を介して前記シャワーヘッド部 109から、前記内部 空間 101Aに供給された。この場合、前記内部空間 101Aの圧力は、 5320Pa (39.
9Torr)とした。このクリーニング処理を 30分間実施した。
[0099] 次に、クリーニングの確認のために、前記処理容器 101を開放し、処理容器内部の 状態を確認したところ、処理容器内壁、シャワーヘッド部、保持台、保持台カバーな どに堆積した W膜が除去されており、またこれらの部材へのダメージがな 、ことが確 f*i¾ れ 。
[0100] また、この後にステップ 30、ステップ 40を実施し、さらに処理をステップ 10に戻すこ とで、連続的な基板処理が可能となる。
[0101] 例えば、ステップ 30では、例えば Arなどの不活性ガスを、前記内部空間 101Aへ 供給することと、当該不活性ガスを当該内部空間 101Aから排出する処理を繰り返し
、いわゆるサイクルパージを実施すればよい。
[0102] また、ステップ 40では、ステップ 10の成膜工程と保持台の温度以外は同様の条件 で、前記保持台 104の温度を、例えば 400°Cに変更して、コーティング成膜を行えば よい。
実施例 3
[0103] 次に、図 2Bに示した基板処理方法に基づき、基板処理を行った例について説明 する。
[0104] まず、ステップ 10の処理を、以下のようにして行った。前記保持台 104の温度を 60 0°Cとし、例えば搬送ロボットなどを用いて被処理基板（300mmウエノヽ）を前記内部 空間 101 Aに搬入した。
[0105] 次に、前記原料供給装置で 46°Cに保持された Ta (Nt— Am) (NMe ) を昇華して
2 3 原料ガスとし、キャリアガスである Ar40sccmとともに、前記ガスライン 130を介して、 前記シャワーヘッド部 109から前記内部空間 101Aに供給した。この場合、同時に、 希釈ガス（パージガス）である Arを 40sccm、 SiHを 500sccm、 NHを 200sccm、
4 3
同様にして、前記ガスライン 120を介して、前記シャワーヘッド部 109から前記内部 空間 101 Aに供給した。
[0106] この場合、前記内部空間 101Aの圧力は 40Pa (0. 3Torr)とした。その結果、被処 理基板上で原料ガスが分解され、被処理基板上に TaSiN膜が形成された。成膜時 間は、 150秒とし、厚さが略 20nmの TaSiN膜を形成した。この処理を 250枚の被処 理基板に対して実施した。
[0107] 次に、ステップ 15の処理を、以下のように実施した。まず前記保持台 104の温度を
250°Cに下げた。次に、 NFを 230sccm、 Arを 3000sccm、前記リモートプラズマ発
3
生装置 141に供給して高周波電力を 1. 2kW印加してプラズマ励起し、 Fラジカルを 含む活性種を生成した。
[0108] 前記リモートプラズマ発生装置 141でプラズマ励起されたクリーニングガス (希釈ガ スを含む）は、前記ガスライン 140を介して前記シャワーヘッド部 109から、前記内部 空間 101Aに供給された。この場合、前記内部空間 101Aの圧力は、 133Pa (lTorr )とした。このクリーニング処理を 10分間実施した。
[0109] 次に、ステップ 20の処理を、以下のように実施した。まず前記保持台 104の温度を 400°Cに上げた。次に、 NFを 230sccm、 Arを 3000sccm、前記リモートプラズマ発
3
生装置 141に供給して高周波電力を 2. 7kW印加してプラズマ励起し、 Fラジカルを 含む活性種を生成した。
[0110] 前記リモートプラズマ発生装置 141でプラズマ励起されたクリーニングガス (希釈ガ スを含む）は、前記ガスライン 140を介して前記シャワーヘッド部 109から、前記内部 空間 101Aに供給された。この場合、前記内部空間 101Aの圧力は、 5320Pa (39.
9Torr)とした。このクリーニング処理を 30分間実施した。
[0111] 次に、ステップ 30の処理として、パージガスとして Arを用いて、 Arの供給と供給の 停止を繰り返す、いわゆるサイクルパージを実施した。すなわち、 ArlTorr (133Pa)
1000sccm、あるいは、 ArO. 5Torr (66. 5Pa) 800sccmを、 20sec保持し、その後 lOsec真空引きすることを繰り返す、サイクルパージを実施した。
[0112] 次に、ステップ 40の処理として、当該ステップ 10の成膜工程と保持台の温度以外 は同様の条件で、前記保持台 104の温度を 400°Cに変更して、コーティング成膜を 行った。
[0113] この後、再び処理をステップ 10に戻して成膜を行い、パーティクルと膜中の A1の汚 染が低減されて ヽることが確認された。
[0114] また図 2Cに示した基板処理方法を実施する場合には、当該ステップ 40で 400°C でコーティング成膜を行った後に、ステップ 45の処理に対応して、保持台の温度を 例えばステップ 10と同じ 600°Cに変更して、同様にコーティング成膜を実施すればよ い。この場合、コーティング膜の膜質が良好となり、コーティング膜の密着性が良好と なる。
[0115] また、上記の実施例は、被処理基板上に Wや Taを含む膜を形成する場合につい て説明したが、本発明はこれに限定されず、金属カルボニルガスなど様々な原料ガ スを用いて様々な成膜を行うことが可能である。また、クリーニングガスは、 NFを用 いた場合を例にとって説明した力 これに限定されず、例えばフロロカーボン系など の、 Fを有する様々なクリーニングガスを用いることが可能である。
産業上の利用可能性
[0116] 本発明によれば、成膜装置の処理容器内を効率よく清浄に保持し、生産性が良好 となる基板処理方法と、当該基板処理方法をコンピュータに動作させるプログラムを 記憶した記録媒体を提供することが可能となる。
[0117] 本国際出願は、 2005年 9月 26日に出願した日本国特許出願 2005— 278367号 に基づく優先権を主張するものであり、 2005— 278367号の全内容を本国際出願 に援用する。

Claims

請求の範囲
[1] 被処理基板を保持する、加熱手段を有する保持台と、
前記保持台を内部に備えた処理容器と、を有する成膜装置による基板処理方法で あって、
前記処理容器に成膜ガスを供給して前記被処理基板に成膜を行う成膜工程と、 前記成膜工程後に、プラズマ励起されたクリーニングガスを前記処理容器に供給し て前記処理容器内のクリーニングをするクリーニング工程と、
前記クリーニング工程後に前記処理容器内にコーティング成膜を行うコーティング 工程と、を有し、
前記クリーニング工程では、プラズマ励起された前記クリーニングガス中のラジカル が再結合した分子によるクリーニングが支配的となるよう前記処理容器内の圧力が制 御される高圧工程を含み、前記コーティング工程では、前記成膜工程の前記被処理 基板への成膜の場合より前記保持台の温度を下げて前記コーティング成膜が行わ れる低温成膜工程を含むことを特徴とする基板処理方法。
[2] 前記クリーニングガスは、 NFよりなり、前記成膜工程で成膜される膜は Wを含むこ
3
とを特徴とする請求項 1記載の基板処理方法。
[3] 前記高圧工程では、前記処理容器内の圧力が 20Torr以上とされることを特徴とす る、請求項 2記載の基板処理方法。
[4] 前記高圧工程では、前記保持台の温度が 350°C以上とされることを特徴とする請 求項 3記載の基板処理方法。
[5] 前記クリーニング工程は、前記高圧工程よりも前記処理容器内の圧力を低くして前 記処理容器内をクリーニングする低圧工程を含むことを特徴とする、請求項 2記載の 基板処理方法。
[6] 前記低圧工程では、前記処理容器内の圧力が lOTorr以下とされることを特徴とす る請求項 5記載の基板処理方法。
[7] 前記低圧工程では、前記保持台の温度が 300°C以下とされることを特徴とする請 求項 6記載の基板処理方法。
[8] 前記低圧工程では、前記高圧力工程よりも前記基板保持台の温度が低くされること を特徴とする請求項 5記載の基板処理方法。
[9] 前記クリーニング工程では、前記低圧工程後に、前記高圧工程が実施されることを 特徴とする請求項 5記載の基板処理方法。
[10] 前記低温成膜工程では、前記保持台の温度が、 430°C以下とされることを特徴とす る請求項 1記載の基板処理方法。
[11] 前記コーティング工程は、前記低温成膜工程より前記保持台の温度を高くして前記 処理容器内へコーティング成膜を行う、高温成膜工程をさらに含むことを特徴とする 請求項 1記載の基板処理方法。
[12] 前記コーティング工程では、前記低温成膜工程の後で、前記高温成膜工程が行わ れることを特徴とする請求項 11記載の基板処理方法。
[13] 前記クリーニング工程と前記コーティング工程の間に、前記処理容器内を不活性ガ スでパージするパージ工程をさらに有することを特徴とする請求項 1記載の基板処理 方法。
[14] 被処理基板を保持する、加熱手段を有する保持台と、
前記保持台を内部に備えた処理容器と、を有する成膜装置による基板処理方法を コンピュータに動作させるプログラムを記憶した記録媒体であって、
前記基板処理方法は、
前記処理容器に成膜ガスを供給して前記被処理基板に成膜を行う成膜工程と、 前記成膜工程後に、プラズマ励起されたクリーニングガスを前記処理容器に供給し て前記処理容器内のクリーニングをするクリーニング工程と、
前記クリーニング工程後に前記処理容器内にコーティング成膜を行うコーティング 工程と、を有し、
前記クリーニング工程では、プラズマ励起された前記クリーニングガス中のラジカル が再結合した分子によるクリーニングが支配的となるよう前記処理容器内の圧力が制 御される高圧工程を含み、前記コーティング工程では、前記成膜工程の前記被処理 基板への成膜の場合より前記保持台の温度が下げられる低温成膜工程を含むことを 特徴とした、記録媒体。
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