WO2007125837A1 - Ｔｉ膜の成膜方法 - Google Patents

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Yuki Iitaka
Satoshi Wakabayashi
Kensaku Narushima
Shinya Okabe
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Tokyo Electron Limited
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    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric

Definitions

  • the present invention discharges a processing gas containing TiCl gas from a shower head in a chamber.
  • the present invention relates to a Ti film forming method for forming a Ti film on the surface of a substrate to be processed that is placed in a chamber.
  • the circuit configuration tends to have a multilayer wiring structure. For this reason, a lower semiconductor substrate and an upper wiring are required. Embedding technology for electrical connection between layers such as contact holes that connect to layers and via holes that connect between upper and lower wiring layers is important
  • Ti films such as these have been conventionally deposited using physical vapor deposition (PVD), but step coverage (step coverage) has become necessary due to device miniaturization and high integration requirements.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-197219
  • a Ti film is formed by plasma CVD in which the above gas is turned into plasma and TiCl gas and H gas react.
  • the present invention has been made in view of the strong situation, and when Ti is formed on a substrate to be processed having a small opening diameter and a Z or high aspect ratio hole by CVD using plasma.
  • An object of the present invention is to provide a Ti film formation method that does not easily cause device damage due to charge-up damage.
  • Another object of the present invention is to provide a computer readable storage medium for executing such a method.
  • a substrate to be processed having a hole having a pore size of 0.13 ⁇ m or less and a hole or an aspect ratio of 10 or more is disposed in a chamber having a pair of parallel plate electrodes. Process and introducing a processing gas containing TiCl gas while reducing the number of parallel plate electrodes.
  • a Ti film forming method comprising: introducing a rare gas having a higher atomic weight than TiCl gas, H gas, and Ar gas as a processing gas;
  • a Ti film forming method for forming a Ti film while reducing the amount of ions reaching the bottom of the hole when plasma is formed.
  • the rare gas having an atomic weight larger than that of Ar preferably has a gas flow force of 00 to 2000 mLZ (sccm) or a gas partial pressure of 14.58 to 666.50 Pa.
  • the process gas has a larger atomic weight than NH gas, H gas, and Ar
  • a substrate to be processed having a hole having a pore size of 0.13 ⁇ m or less and a hole or an aspect ratio of 10 or more is disposed in a chamber having a pair of parallel plate electrodes. Process and introducing a processing gas containing TiCl gas while reducing the number of parallel plate electrodes.
  • a Ti film forming method comprising: forming a Ti film on a processing body; and introducing a rare gas having a higher atomic weight than TiCl gas, H gas, and Ar gas as a processing gas before
  • TiCl gas, H gas, and Ar gas are introduced as the process gas to form the second stage.
  • a method for forming a Ti film is provided.
  • a computer-readable storage medium storing a control program that operates on a computer, and the control program is executed according to the first or second aspect at the time of execution.
  • a computer readable storage medium that controls a film forming apparatus to perform the method.
  • the unit of gas flow rate is mLZmin. Since the volume of gas is greatly changed by temperature and pressure, the value converted into the standard state is used in the present invention. Since the flow rate converted to the standard state is usually expressed in sccm (Standed Cubic Center per Minutes), sccm is also shown.
  • the standard state here is the state (STP) at a temperature of 0 ° C (273.15K) and an atmospheric pressure latm (101325Pa).
  • the present inventors consider that the charge-up damage is caused by the electron shading effect, and in order to reduce the electron shading effect, ions are made to enter the hole with a more oblique locus and reach the bottom of the hole. We realized that it was effective to reduce the amount.
  • the conventional force is also used as the plasma gas, and instead of the Ar gas, the atomic weight is larger than that of the Ar gas, and a rare gas, that is, Kr or Xe is used, so that The kinetic energy in the horizontal direction is increased so that ions enter the hole with a more oblique trajectory. This point will be described in more detail.
  • the source gas during film formation is supplied from a shower head provided at the top of the film formation apparatus and exhausted from an exhaust port under the susceptor, and the gas flow on the surface of the substrate to be processed Parallel. Ions in the plasma are accelerated vertically in the ion sheath and accumulated at the bottom of the hole.
  • the atomic weight of ions constituting the plasma is large, the kinetic energy force of the component parallel to the substrate to be processed by the gas flow is larger than when using an element with a small atomic weight. For this reason, it is accelerated in the vertical direction within the ion sheath. Even in this case, ions enter the hole with a more oblique trajectory, and the amount of ions reaching the bottom of the hole decreases. As a result, charge accumulation at the bottom of the hole can be reduced, and charge-up damage due to the electronic shading effect can be reduced.
  • the film is formed by such a method, the film is formed under completely different conditions from the conventional conditions, so that the film quality uniformity, the film forming speed, and the like may be inferior to the conventional ones.
  • the first stage of film formation is performed under the above conditions that can reduce the charge-up damage, and when the Ti film is formed on the entire surface and there is no risk of charge-up damage, the conventional TiCl gas and
  • Ti film can be formed with minimum disadvantages of floor formation.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a Ti film forming apparatus used for carrying out a Ti film forming method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a semiconductor wafer applied to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a mechanism that causes charge-up damage due to an electronic shading effect.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a Ti film forming apparatus used for carrying out a Ti film forming method according to an embodiment of the present invention.
  • the Ti film forming apparatus 100 is configured as a plasma CVD film forming apparatus that performs CVD film formation while forming plasma by forming a high-frequency electric field on parallel plate electrodes.
  • This Ti film forming apparatus 100 has a substantially cylindrical chamber 1. Inside the chamber 1, a susceptor 2 for horizontally supporting a wafer W as a substrate to be processed is arranged in a state of being supported by a cylindrical support member 3 provided at the lower center of the susceptor. A guide ring 4 for guiding the wafer W is provided on the outer edge of the susceptor 2. In addition, a heater 5 is embedded in the susceptor 2, and the heater 5 is supplied with power from a heater power source 6 to heat the wafers W and W to be processed to a predetermined temperature. Susceptor 2 An electrode 8 functioning as a lower electrode of the parallel plate electrode is embedded in the vicinity of the surface of this electrode 8, and this electrode 8 is grounded.
  • the susceptor 2 can be made of ceramics such as A1N. In this case, a ceramic heater is formed.
  • a shower head 10 that also functions as an upper electrode of a parallel plate electrode is provided on the top wall la of the chamber 1 via an insulating member 9.
  • the shower head 10 includes an upper block body 10a, a middle block body 10b, and a lower block body 10c, and has a substantially disk shape.
  • the upper block body 10a has a horizontal portion 10d that constitutes a sharer head main body together with the middle block body 10b and the lower block body 10c, and an annular support portion 10e continuous above the outer periphery of the horizontal portion 10d, and is formed in a concave shape. ing.
  • the entire shower head 10 is supported by the annular support portion 10e.
  • Discharge holes 17 and 18 for discharging gas are alternately formed in the lower block body 10c.
  • a first gas inlet 11 and a second gas inlet 12 are formed on the upper surface of the upper block body 10a.
  • a large number of gas passages 13 are branched from the first gas introduction port 11.
  • a gas passage 15 is formed in the middle block body 10b, and the gas passage 13 communicates with these gas passages 15 via a communication passage 13a extending horizontally. Further, the gas passage 15 communicates with the discharge hole 17 of the lower block body 10c.
  • a large number of gas passages 14 are branched from the second gas introduction port 12.
  • Gas passages 16 are formed in the middle block body 10b, and the gas passages 14 communicate with the gas passages 16.
  • this gas passage 16 is connected to a communication passage 16a extending horizontally into the middle block body 10b, and this communication passage 16a communicates with a number of discharge holes 18 of the lower block body 10c.
  • the first and second gas inlets 11 and 12 are connected to the gas line of the gas supply mechanism 20.
  • the gas supply mechanism 20 supplies a C1F gas that is a cleaning gas C1F gas supply source 2
  • TiCl gas supply source 22 for supplying TiCl gas, Ti compound gas, plasma generation gas
  • the atomic weight is larger than that of Ar, the rare gas supply source 23 for supplying a rare gas, that is, Kr gas or Xe gas, the H gas supply source 24 for supplying H gas as a reducing gas, and the nitrogen N
  • C1F gas supply lines 27 and 30b are connected to TiCl gas supply source 22.
  • noble gas supply source 29 has a noble gas supply line
  • H gas supply source 24 has an H gas supply.
  • Supply line 30 is connected to NH gas supply source 25 with NH gas supply line 30a.
  • each gas line is provided with two valves 31 sandwiching the mass flow controller 32 and the mass flow controller 32.
  • the first gas introduction port 11 has a TiCl gas supply line extending from a TiCl gas supply source 22.
  • TiCl gas supply line 28 is connected, and this TiCl gas supply line 28 extends from the C1F gas supply source 21.
  • the C1F gas supply line 27 and the rare gas supply line 29 extending from the rare gas supply source 23 are connected.
  • the second gas inlet 12 has an H gas extending from an H gas supply source 24.
  • the second gas of the shower head 10 is introduced through the H gas supply gas line 30.
  • the gas passes through the gas passages 14 and 16 and is discharged from the discharge hole 18 into the chamber 1. That is, the shower head 10 is completely independent of TiCl gas and H gas.
  • This is a post-mix type that is fed into chamber 1, and these are mixed after discharge to cause a reaction. Note that this is not limited to this, and in a state where TiCl and H are mixed,
  • It may be a premix type that is supplied in the chamber 1! /.
  • a high frequency power source 34 is connected to the shower head 10 via a matching unit 33, and this high frequency power source 34 also supplies high frequency power to the shower head 10. By supplying high-frequency power from the high-frequency power source 34, the gas supplied into the chamber 1 through the shower head 10 is turned into plasma to perform film formation.
  • a heater 45 for heating the shower head 10 is provided in the horizontal portion 10d of the upper block body 10a of the shower head 10.
  • a heater power supply 46 is connected to the heater 45, and power is supplied from the heater power supply 46 to the heater 45 to the shower. 10 is heated to the desired temperature.
  • a heat insulating member 47 is provided in the recess of the upper block body 40a in order to increase the heating efficiency by the heater 45.
  • a circular hole 35 is formed in the center of the bottom wall lb of the chamber 1, and an exhaust chamber 36 that protrudes downward is provided on the bottom wall lb so as to cover the hole 35. .
  • An exhaust pipe 37 is connected to the side surface of the exhaust chamber 36, and an exhaust device 38 is connected to the exhaust pipe 37. By operating the exhaust device 38, the inside of the chamber 1 can be depressurized to a predetermined degree of vacuum.
  • the susceptor 2 is provided with three (two only shown) wafer support pins 39 for supporting the wafer W to be moved up and down so as to protrude and retract with respect to the surface of the susceptor 2. 39 is fixed to the support plate 40. The wafer support pins 39 are lifted and lowered via the support plate 40 by a drive mechanism 41 such as an air cylinder.
  • a drive mechanism 41 such as an air cylinder.
  • a loading / unloading port 42 for loading / unloading the wafer W to / from a wafer transfer chamber (not shown) provided adjacent to the chamber 1, and a gate for opening / closing the loading / unloading port 42.
  • a start valve 43 for opening / closing the loading / unloading port 42.
  • the constituent parts of the Ti film forming apparatus 100 are connected to and controlled by a control part 50 that also has a computer power.
  • the control unit 50 also includes a keyboard on which the process manager manages command input to manage the Ti film deposition apparatus 100, and a display that visualizes and displays the operating status of the Ti film deposition apparatus 100.
  • a user interface 51 is connected, which is also of equal power.
  • the control unit 50 includes a control program for realizing various processes executed by the Ti film deposition apparatus 100 under the control of the control unit 50, and each configuration of the Ti film deposition apparatus 100 according to the processing conditions.
  • a storage unit 52 that stores a program for causing the unit to execute processing, that is, a recipe, is connected.
  • the recipe may be stored in a hard disk or semiconductor memory, or may be set at a predetermined position in the storage unit 52 while being stored in a portable storage medium such as a CDROM or DVD. Furthermore, the recipe may be appropriately transmitted from another device via, for example, a dedicated line. Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 52 by an instruction from the user interface 51 and is executed by the control unit 50, so that the Ti film forming apparatus 10 is controlled under the control of the control unit 50. The desired processing at 0 is performed. Next, the Ti film forming method according to the present embodiment in the Ti film forming apparatus 100 as described above will be described.
  • a semiconductor wafer W on which a Ti film is to be formed has a structure shown in FIG. That is, the gate electrode 103 is formed on the silicon substrate 101 via the gate insulating film 102, the interlayer insulating film 104 and the metal wiring layer 105 are formed around and on the gate electrode 103, and the metal wiring layer 105 and the gate electrode 103 Are connected by embedded wiring 106. On the metal wiring layer 105, an interlayer insulating film 108 in which a via hole 107 is formed is formed. Further, a trench 109 is formed in the interlayer insulating film 104.
  • the inside of the chamber 1 is adjusted in the same manner as the external atmosphere connected via the gate valve 43, and then the gate valve 43 is opened.
  • the wafer transfer chamber force (not shown) in the vacuum state also carries the wafer W having the above structure into the chamber 1 through the loading / unloading port 42.
  • Ueno and W are preheated while supplying a rare gas into the chamber 1.
  • Preflow is performed by flowing TiCl gas and a pre-flow line at a specified flow rate.
  • the lines are switched to the film forming line, and these gases are introduced into the chamber 1 through the shower head 10.
  • high frequency power is applied to the shower head 10 from the high frequency power source 34, whereby the rare gas, H gas, and TiCl gas introduced into the chamber 1 are turned into plasma.
  • the heater 5 is applied to the shower head 10 from the high frequency power source 34, whereby the rare gas, H gas, and TiCl gas introduced into the chamber 1 are turned into plasma.
  • the plasmaized gas reacts on the wafer W heated to react to deposit Ti on the wafer W.
  • the electron e is difficult to reach the bottom of the hole.
  • the ion i is accelerated by the ion sheath S and reaches the bottom of the hole.
  • the bottom of 107 is positively charged (electronic shading effect).
  • the trench 109 is wide, electrons e that move isotropically easily reach the bottom thereof. For this reason, a potential difference is generated between the bottom of the via hole 107 and the bottom of the trench 109, and an electric field is generated in the gate insulating film 102. This phenomenon becomes more prominent as the opening diameter of the via hole 107 is smaller and the aspect ratio is larger.
  • dielectric breakdown may occur in the gate insulating film 102 and the device may be destroyed (charge-up damage).
  • This kind of charge-up damage has occurred to a degree that cannot be ignored when the hole diameter is less than 0.13 m and the Z or aspect ratio is more than 10. I came.
  • the present inventors reduced the amount of ions reaching the bottom of the hole by making ions enter the hole with a more oblique locus. Found that it was effective. For this purpose, it has been found that it is effective to use a rare gas having a larger atomic weight than Ar gas, that is, Kr or Xe, instead of Ar gas which has been conventionally used as a plasma gas.
  • a rare gas having a larger atomic weight than Ar gas that is, Kr or Xe
  • Ar gas which has been conventionally used as a plasma gas.
  • Ions in the plasma are accelerated vertically in the ion sheath and accumulated at the bottom of the hole (via hole 107).
  • the kinetic energy force of the component parallel to the wafer W of the ions caused by the gas flow is used. Bigger than the case. For this reason, even when accelerated in the vertical direction within the ion sheath, ions enter the hole with a more oblique locus, and the amount of ions reaching the bottom of the hole decreases. As a result, charge accumulation at the bottom of the hole can be reduced, and charge-up damage due to the electron shading effect can be reduced.
  • the process conditions in the present embodiment are performed in accordance with conditions for forming a Ti film by normal plasma CVD, and the following conditions are exemplified.
  • the Ti film formation time is appropriately set according to the film thickness to be obtained.
  • the Ti film may be nitrided as necessary.
  • the TiCl gas is stopped and the H gas is removed.
  • the chamber 1 While keeping the gas and noble gas flowing, the chamber 1 is heated to an appropriate temperature and NH gas is flowed as a nitriding gas. Along with this, high frequency power supply 34 power shower head 40
  • a high-frequency power is applied to plasma the process gas, and the surface of the Ti thin film deposited on the wafer and W is nitrided by the plasma process gas.
  • a separate Ar gas line is used, and Ar gas is used as a rare gas, so that nitriding can be performed under the same conditions as before.
  • the atomic weight is larger than Ar gas! /, Kr gas which is a rare gas Or just use Xe gas as it is.
  • Ti film may not be deposited on the sidewalls of contact holes and via holes. In this case, conduction is not established between the upper part of the hole and the bottom part of the hole. In the nitriding process using gas, charge-up damage may occur. Therefore, from the viewpoint of suppressing charge-up damage during nitriding, As in the case, it is preferable to use Kr gas or Xe gas, which has a larger atomic weight than Ar gas and is a rare gas. In order to prevent charge-up damage more completely, it is preferable to perform nitriding without generating plasma.
  • Preferred conditions for the nitriding treatment when Ar gas is used as the rare gas are as follows.
  • Ar gas flow rate 2000mLZmin (sccm) or less, preferably 800 ⁇ 2000mLZmin (sec m)
  • the flow rate of rare gas is preferably 2000 mLZmin (sccm) or less, more preferably 800 to 2000 mLZmin (sccm) (corresponding to 14.58 to 666.50 Pa in terms of gas partial pressure). .
  • this step is not essential, it is preferably performed from the viewpoint of preventing oxidation of the Ti film.
  • the inside of the chamber 1 is adjusted in the same manner as the external atmosphere connected via the gate valve 43, and then the gate valve 43 is opened and the loading / unloading port 42 is opened. Unload the wafer W to the wafer transfer chamber.
  • the chamber 1 is cleaned. This process is performed in the chamber 1 through the C1F gas supply line 27 from the C1F gas supply source 21 in the state where no wafer exists in the chamber 1.
  • the film formation conditions of the Ti film are completely different from the conventional conditions in order to reduce the charge-up damage of the element due to the electronic shading effect. Uniformity, film formation speed, etc. may be inferior to conventional ones. From the viewpoint of suppressing such disadvantages as much as possible, in the apparatus of FIG. 1, an Ar gas supply source and a pipe are provided in addition to the rare gas supply source 23, and the charge-up damage is unlikely to occur as the first stage.
  • the conventional TiCl gas When the Ti film is formed by the process and there is no risk of charge-up damage, the conventional TiCl gas,
  • the second stage film formation Since the charge-up damage does not occur after the Ti film is formed on the entire wafer surface, it is only necessary to switch to the second stage film formation condition when the Ti film is formed on the entire wafer surface. As a result, the film formation process can be performed under the conditions that the film quality uniformity, the film formation speed, etc. are as good as possible while minimizing the film formation under the condition of low film quality uniformity where charge-up damage hardly occurs.
  • the conditions for this second stage include TiCl gas
  • Ar gas flow rate 1600 to 2000 mLZmin (sccm) is preferable.
  • plasma CVD is performed by simultaneously supplying TiCl gas, H gas, and rare gas.
  • an SFD process may be used that alternates. Instead, supply TiCl gas and rare gas
  • ALD process that alternately performs the first step and the second step of supplying H gas and rare gas
  • the substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer, but may be another substrate such as a liquid crystal display (LCD) substrate.
  • LCD liquid crystal display
  • the present invention is applicable to a Ti film forming method for forming a Ti film on the surface of a substrate to be processed.

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Abstract

　一対の平行平板電極として機能するシャワーヘッド（１０）および電極（８）を有するチャンバ（１）内に、間口径が０．１３μｍ以下および／またはアスペクト比が１０以上のホールを有するウエハＷを配置する。処理ガスとしてＴｉＣｌ４ガスおよびＨ２ガスおよびＡｒガスよりも原子量が大きい希ガスを導入して前記プラズマが形成された際の前記ホールの底部に到達するイオン量を低減しつつＴｉ膜を成膜する。

Description

明 細 書
Ti膜の成膜方法
技術分野
[0001] 本発明は、チャンバ内においてシャワーヘッドから TiClガスを含む処理ガスを吐
4
出させてチャンバ内に配置された被処理基板の表面に Ti膜を成膜する Ti膜の成膜 方法に関する。
背景技術
[0002] 半導体デバイスの製造においては、最近の高密度化および高集積化の要請に対 応して、回路構成を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半導体基板と 上層の配線層との接続部であるコンタクトホールや、上下の配線層同士の接続部で あるビアホールなどの層間の電気的接続のための埋め込み技術が重要になっている
[0003] このようなコンタクトホールやビアホールの埋め込みに用いられる金属や合金と下層 の Si基板や poly— Si層と間に良好なコンタクトを形成する必要がある。このために、 これらの埋め込みに先立ってコンタクトホールやビアホールの内側に Ti膜を成膜する ことが行われている。
[0004] このような Ti膜は、従来力も物理的蒸着 (PVD)を用いて成膜されていたが、デバイ スの微細化および高集積ィ匕の要求にともなってステップカバレッジ (段差被覆性）が より良好な化学的蒸着 (CVD)が多用されるようになってきて!/、る。
[0005] Ti膜の CVD成膜に関しては、以下のような技術が提案されている（例えば特開 20 04— 197219号公報 (特許文献 1))。即ち、成膜ガスとして TiClガス、 Hガス、 Arガ
4 2 スを用い、これらをチャンバへ導入し、半導体ウェハをステージヒーターにより加熱し ながら、平行平板電極に高周波電力を印加する。これにより、上記ガスをプラズマ化 して TiClガスと Hガスとを反応させるプラズマ CVDにより Ti膜を成膜する。
4 2
[0006] し力しながら、近時、線幅やホールの開口径が一層小さくなり、し力も高アスペクト 比化されるにつれ、特許文献 1のようなプラズマ CVDにより Ti膜を成膜した場合には 、チャージアップダメージにより素子が破壊されることがあるという新たな問題が発生 するようになつてきた。
発明の開示
[0007] 本発明は力かる事情に鑑みてなされたものであって、プラズマを用いた CVDにより 開口径が小さいおよび Zまたは高アスペクト比のホールを有する被処理基板に Tiを 成膜する際に、チャージアップダメージによる素子の破壊が生じ難い Ti膜の成膜方 法を提供することを目的とする。また、本発明はそのような方法を実行するためのコン ピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。
[0008] 本発明の第 1の観点では、一対の平行平板電極を有するチャンバ内に、間口径が 0. 13 μ m以下および Ζまたはアスペクト比が 10以上のホールを有する被処理基板 を配置する工程と、 TiClガスを含む処理ガスを導入しつつ前記平行平板電極の少
4
なくとも一方に高周波電力を供給してこれらの間にプラズマを形成する工程と、前記 ホールの底部に到達する前記プラズマにより前記処理ガスの反応を促進して前記被 処理体に Ti膜を成膜する工程と、を具備する Ti膜の成膜方法であって、処理ガスと して TiClガスおよび Hガスおよび Arガスよりも原子量が大きい希ガスを導入して前
4 2
記プラズマが形成された際の前記ホールの底部に到達するイオン量を低減しつつ Ti 膜を成膜する Ti膜の成膜方法を提供する。
[0009] この場合に、 Ti膜成膜後、処理ガスとして NHガスおよび Hガスおよび Arより原子
3 2
量の大きい希ガスを導入してプラズマの存在下で Ti膜表面の窒化処理を行うことが このましい。この場合の、 Arより原子量の大きい希ガスは、ガス流量力 00〜2000m LZmin (sccm)またはガス分圧が 14. 58〜666. 50Paであることが好ましい。また 、 Ti膜成膜後、処理ガスとして NHガスおよび Hガスおよび Arより原子量の大きい
3 2
希ガス Arガスを導入してプラズマを存在させずに Ti膜表面の窒化処理を行うことがこ のましい。
[0010] 本発明の第 2の観点では、一対の平行平板電極を有するチャンバ内に、間口径が 0. 13 μ m以下および Ζまたはアスペクト比が 10以上のホールを有する被処理基板 を配置する工程と、 TiClガスを含む処理ガスを導入しつつ前記平行平板電極の少
4
なくとも一方に高周波電力を供給してこれらの間にプラズマを形成する工程と、前記 ホールの底部に到達する前記プラズマにより前記処理ガスの反応を促進して前記被 処理体に Ti膜を成膜する工程と、を具備する Ti膜の成膜方法であって、処理ガスと して TiClガスおよび Hガスおよび Arガスよりも原子量が大きい希ガスを導入して前
4 2
記プラズマが形成された際の前記ホールの底部に到達するイオン量を低減しつつ第
1段階の成膜を行い、第 1段階の成膜により被処理体の全面に Ti膜が成膜された時 点で、処理ガスとして TiClガスおよび Hガスおよび Arガスを導入して第 2段階の成
4 2
膜を行って Ti膜を成膜する Ti膜の成膜方法を提供する。
[0011] 本発明の第 3の観点では、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶された コンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記 第 1または第 2の観点の方法が行われるように成膜装置を制御させるコンピュータ読 取可能な記憶媒体を提供する。
[0012] なお、本発明において、ガスの流量の単位は mLZminを用いている力 ガスは温 度および気圧により体積が大きく変化するため、本発明では標準状態に換算した値 を用いている。なお、標準状態に換算した流量は通常 sccm (Standerd Cubic Ce ntimeter per Minutes)で表記されるため sccmを併記している。ここにおける標 準状態は、温度 0°C (273. 15K)、気圧 latm (101325Pa)の状態（STP)である。
[0013] 本発明者らは、チャージアップダメージが電子シェーディング効果によるものと考え 、この電子シェーディング効果を低減させるために、イオンをより斜めの軌跡でホール 内に入射させてホール底部に到達するイオン量を減少させることが有効であることに 想到した。本発明では、このような知見を基に、プラズマガスとして従来力も用いられ て 、る Arガスに代えて Arガスよりも原子量が大き 、希ガス、つまり Krまたは Xeを用 いることにより、イオンの水平方向の運動エネルギーを大きくしてイオンをより斜めの 軌跡でホール内に入射させるようにする。この点についてより詳しく説明する。通常、 成膜の際における原料ガスは、成膜装置の上部に設けられているシャワーヘッドから 供給されてサセプタ下の排気口より排気され、被処理基板表面のガス流れは被処理 基板に対して平行である。プラズマ中のイオンは、イオンシース内で鉛直方向に加速 され、ホール底に蓄積される。プラズマを構成するイオンの原子量が大きい場合、ガ ス流れによるイオンの被処理基板に平行な成分の運動エネルギー力 原子量の小さ い元素を用いた場合よりも大きい。このため、イオンシース内で垂直方向に加速され た場合でも、イオンはより斜めの軌跡でホール内に入射していくこととなり、ホール底 部に到達するイオンの量が減少する。その結果、ホール底部での電荷の蓄積を減ら すことができ、電子シェーディング効果によるチャージアップダメージを低減すること ができる。
[0014] このような手法で成膜する場合には、従来の条件とは全く異なる条件で成膜するこ ととなるため、膜質均一性や成膜速度等が従来よりも劣ることがある。しかし、チヤ一 ジアップダメージを低減可能な上記条件で第 1段階の成膜を行 、、全面に Ti膜が形 成されてチャージアップダメージのおそれがなくなった時点で従来の TiClガスおよ
4 ひ ガスおよび Arガスを用いた第 2段階の成膜を行うようにする。これにより、第 1段
2
階の成膜でのデメリットを最小限にして Ti膜を成膜することができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態に係る Ti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。
[図 2]図 2は、本発明に適用される半導体ウェハの構造の一例を示す断面図。
[図 3]図 3は、電子シェーディング効果によるチャージアップダメージが生じるメカ-ズ ムを説明するための図。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 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。
[0017] 図 1は本発明の一実施形態に係る Ti膜の成膜方法の実施に用いる Ti膜成膜装置 の一例を示す概略断面図である。この Ti膜成膜装置 100は平行平板電極に高周波 電界を形成することによりプラズマを形成しつつ CVD成膜を行うプラズマ CVD成膜 装置として構成される。
[0018] 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。チャンバ 1の内部 には、被処理基板であるウェハ Wを水平に支持するためのサセプタ 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の外縁部にはウェハ Wをガイドするためのガイドリング 4が設けられて 、る。また、 サセプタ 2にはヒーター 5が埋め込まれており、このヒーター 5はヒーター電源 6から給 電されることにより被処理基板であるウエノ、 Wを所定の温度に加熱する。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。なお、サセプタ 2はセラミックス例えば A1Nで構成する ことができ、この場合には、セラミックスヒーターが構成される。
[0019] チャンバ 1の天壁 la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 ャヮ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。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 1 3aを介してこれらガス通路 15に連通して!/、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。
[0020] ガス供給機構 20は、クリーニングガスである C1Fガスを供給する C1Fガス供給源 2
3 3
1、 Tiィ匕合物ガスである TiClガスを供給する TiClガス供給源 22、プラズマ生成ガス
4 4
として Arよりも原子量が大き 、希ガス、すなわち Krガスまたは Xeガスを供給する希ガ ス供給源 23、還元ガスである Hガスを供給する Hガス供給源 24、窒化ガスである N
2 2
Hガスを供給する NHガス供給源 25を有している。そして、 C1Fガス供給源 21には
3 3 3
C1Fガス供給ライン 27および 30bが、 TiClガス供給源 22には TiClガス供給ライン 28が、希ガス供給源 23には希ガス供給ライン 29が、 Hガス供給源 24には Hガス供
2 2 給ライン 30が、 NHガス供給源 25には NHガス供給ライン 30aが、それぞれ接続さ
3 3
れている。また、図示しないが、 N2ガス供給源も有している。そして、各ガスラインに はマスフローコントローラ 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 3 1が設けられている。
[0021] 前記第 1のガス導入口 11には TiClガス供給源 22から延びる TiClガス供給ライン
4 4
28が接続されており、この TiClガス供給ライン 28には C1Fガス供給源 21から延び
4 3
る C1Fガス供給ライン 27および希ガス供給源 23から延びる希ガス供給ライン 29が接
3
続されている。また、前記第 2のガス導入口 12には Hガス供給源 24から延びる Hガ
2 2 ス供給ライン 30が接続されており、この Hガス供給ライン 30には、 NHガス供給源 2
2 3
5から延びる NHガス供給ライン 30aおよび C1Fガス供給源 21から延びる C1Fガス
3 3 3 供給ライン 30bが接続されている。したがって、プロセス時には、 TiClガス供給源 22
4
からの TiClガスが希ガス供給源 23からの希ガスとともに TiClガス供給ライン 28を介
4 4 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、 Hガス供給源 24か
2
らの Hガスが H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
2 2
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、 TiClガスと Hガスとが全く独立し
4 2
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。なお、これ〖こ限らず TiClと Hとが混合された状態でこれらをチヤ
4 2
ンバ 1内に供給するプリミックスタイプであってもよ!/、。
[0022] 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力もシャワーヘッド 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を介してチヤ 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。
[0023] また、シャワーヘッド 10の上段ブロック体 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 4 6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へ ッド 10が所望の温度に加熱される。上段ブロック体 40aの凹部にはヒーター 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 、る。
[0024] チャンバ 1の底壁 lbの中央部には円形の穴 35が形成されており、底壁 lbにはこの 穴 35を覆うように下方に向けて突出する排気室 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 、る。
[0025] サセプタ 2には、ウェハ Wを支持して昇降させるための 3本（2本のみ図示）のウェハ 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、これらウェハ支持ピン 39は支持板 40に固定されている。そして、ウェハ支持ピン 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。
[0026] 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ェハ搬送室と の間でウェハ 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!/、る。
[0027] Ti膜成膜装置 100の構成部は、コンピュータ力もなる制御部 50に接続されて制御 される構成となっている。また、制御部 50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力もなるユーザーインターフェース 51が 接続されている。さらに、制御部 50には、 Ti膜成膜装置 100で実行される各種処理 を制御部 50の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて Ti膜 成膜装置 100の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格 納された記憶部 52が接続されて 、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 52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 51からの指示等にて任意のレシピを記憶部 52から 呼び出して制御部 50に実行させることで、制御部 50の制御下で、 Ti膜成膜装置 10 0での所望の処理が行われる。 [0028] 次に、以上のような Ti膜成膜装置 100における本実施形態に係る Ti膜成膜方法に ついて説明する。
[0029] 本実施形態にぉ 、ては、 Ti膜を成膜する対象の半導体ウェハ Wとして、例えば、 図 2に示す構造のものを用いる。すなわち、シリコン基板 101の上にゲート絶縁膜 10 2を介してゲート電極 103が形成され、その周囲および上に層間絶縁膜 104および 金属配線層 105が形成され、金属配線層 105とゲート電極 103とが埋め込み配線 1 06により接続されている。また、金属配線層 105の上には、ビアホール 107が形成さ れた層間絶縁膜 108が形成されている。さらに、層間絶縁膜 104にはトレンチ 109が 形成されている。
[0030] このような構造のウェハ Wに Ti膜を形成するには、まず、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外部雰囲気と同様に調整した後、ゲートバルブ 43を開 にして、真空状態の図示しないウェハ搬送室力も搬入出口 42を介して上記構造を有 するウェハ Wをチャンバ 1内へ搬入する。そして、チャンバ 1内に希ガスを供給しつつ ウエノ、 Wを予備加熱する。ウェハ Wの温度がほぼ安定した時点で、希ガス、 Hガス
2 および TiClガスを図示しな 、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。
4
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 た希ガス、 Hガス、 TiCl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
2 4
に加熱されたウェハ W上でプラズマ化されたガスが反応してウェハ W上に Tiが堆積 される。
[0031] このようにしてプラズマの存在下で CVDにより Ti膜を成膜する場合には、従来、 Ti 膜の膜質 (電気特性)、成膜速度および膜質の均一性等を考慮して処理条件を決定 している。し力し、近時、デバイスの微細化によりホールの開口径が 0. 13 μ m以下 および Zまたはアスペクト比が 10以上のスペックが要求されるようになり、従来の条件 ではチャージアップダメージが生じやすいことが判明した。
[0032] チャージアップダメージが生じるメカニズムについて図 3を参照しながら説明する。
まず、プラズマが生成されると、ウェハ W表面は負に帯電され、プラズマ Pとシリコン 基板 101との間には電位差 Vppが発生し、プラズマとウェハ Wとの間にはイオンシー ス Sが形成される。本質的に、電子 eは軽いため動きが活発であり等方的な運動をし やすぐイオン iは重いため動きが鈍く異方的な運動をしやすい。したがって、電位差 Vpp (プラズマ電位）の電場が生じて!/、るイオンシース Sでは、電子 eは横方向の運動 量が多 、等方的な動きをし、イオン iはイオンシース Sの電場方向に沿ってウェハ W に向力 異方性の高い動きをする。したがって、開口径が小さいおよび Zまたはァス ぺクト比が大きいビアホール 107では、電子 eはその底部に到達し難くなる力 イオン iはイオンシース Sによって加速されてホールの底に到達するため、ビアホール 107の 底部がプラスに帯電される（電子シェーディング効果)。一方、トレンチ 109は幅が広 いため、等方的に運動する電子 eも容易にその底部に到達する。このため、ビアホー ル 107の底部とトレンチ 109の底部との間に電位差を生じ、ゲート絶縁膜 102に電界 が発生する。ビアホール 107の開口径が小さぐアスペクト比が大きいほどこのような 現象は顕著となり、ビアホール 107の底部とトレンチ 109の底部との間の電位差が大 きくなつて、ゲート絶縁膜 102には強い電界がかかり、ゲート絶縁膜 102に絶縁破壊 が生じて素子が破壊される場合が生じる（チャージアップダメージ)。このようなチヤ一 ジアップダメージは従来はほとんど生じなかった力 ホールの開口径が 0. 13 m以 下および Zまたはアスペクト比が 10以上となることにより、無視し得ない程度に生じる ようになってきた。
本発明者らは、このようなチャージアップダメージを効果的に解消する手法につい て検討を重ねた結果、イオンをより斜めの軌跡でホール内に入射させてホール底部 に到達するイオン量を減少させることが有効であることを見出した。そして、そのため にはプラズマガスとして従来カゝら用いられて ヽる Arガスに代えて Arガスよりも原子量 が大きい希ガス、つまり Krまたは Xeを用いることが有効であることを見出した。成膜 の際における原料ガスは、シャワーヘッド 10から供給されてサセプタ 2の下方の排気 管 37より排気され、ウェハ W表面のガス流れはウェハ Wに対して平行である。プラズ マ中のイオンは、イオンシース内で鉛直方向に加速され、ホール（ビアホール 107) 底に蓄積される。プラズマを構成するイオンの原子量が大きい場合、ガス流れによる イオンのウェハ Wに平行な成分の運動エネルギー力 原子量の小さい元素を用いた 場合よりも大きい。このため、イオンシース内で垂直方向に加速された場合でも、ィォ ンはより斜めの軌跡でホール内に入射していくこととなり、ホール底部に到達するィォ ンの量が減少する。その結果、ホール底部での電荷の蓄積を減らすことができ、電子 シェーディング効果によるチャージアップダメージを低減することができる。
[0034] 本実施形態におけるプロセス条件は、通常のプラズマ CVDによる Ti膜の成膜の条 件に準じた条件で行われ、以下に示す条件が例示される。
[0035] 高周波電力の周波数： 300kHz〜27MHz
高周波電力のパワー： 200〜1500W
サセプタ温度： 300〜650°C
TiClガス流量： 12〜20mL/min (sccm)
4
Hガス流量： 1000〜5000mLZmin (sccm)
2
希ガス（Krまたは Xe)流量： 2000mLZmin (sccm)以下、好ましくは 800〜2000 mL/min (sccm) (ガス分圧で 18. 28〜885. 13Paに相当する）
チャンバ内圧力： 133〜1333Pa (l〜： LOTorr)
なお、 Ti膜成膜の時間は、得ようとする膜厚に応じて適宜設定される。
[0036] 以上のようにして Ti膜の成膜を行った後、必要に応じて Ti膜の窒化処理を実施し てもよい。この窒化処理では、上記 Ti堆積工程が終了後、 TiClガスを停止し、 Hガ
4 2 スおよび希ガスを流したままの状態とし、チャンバ 1内を適宜の温度に加熱しつつ、 窒化ガスとして NHガスを流す。これとともに、高周波電源 34力 シャワーヘッド 40
3
に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、プラズマ化した処理ガスによりゥ エノ、 Wに成膜した Ti薄膜の表面を窒化する。この場合に、 Arガスラインを別に設け て希ガスとして Arガスを用いることにより、従来と同様の条件で窒化処理が可能であ る力 Arガスより原子量が大き!/、希ガスである Krガスまたは Xeガスをそのまま用いて ちょい。
[0037] なお、 Ti成膜工程にぉ 、て、コンタクトホールやビアホールの側壁に Ti膜が堆積さ れないことあり、この場合には、ホール上部とホール底部で導通がとれていないため 、 Arガスを用いた窒化処理ではチャージアップダメージが発生することがある。した がって、窒化処理の際のチャージアップダメージを抑制する観点からは、 Ti膜成膜の 場合と同様、 Arガスより原子量が大き 、希ガスである Krガスまたは Xeガスを用いるこ とが好ましい。また、より完全にチャージアップダメージを防止するためには、プラズ マを生成せずに窒化処理を行うことが好まし 、。
[0038] 希ガスとして Arガスを用いた際の窒化処理の好ましい条件は、以下の通りである。
[0039] 高周波電力の周波数： 300kHz〜27MHz
高周波パワー： 200〜1500W
サセプタ温度： 300〜650°C
Arガス流量： 2000mLZmin (sccm)以下、好ましくは 800〜2000mLZmin (sec m)
Hガス流量： 1500〜4500mLZmin (sccm)
2
NHガス流量： 500〜2000mLZmin (sccm)
3
チャンバ内圧力： 133〜1333Pa (l〜： LOTorr)
Arガスよりも原子量が大きい希ガスを用いた場合にも、これに準じた条件を採用す ることができる。この場合に、希ガス（Krまたは Xe)流量は、 2000mLZmin (sccm) 以下が好ましぐさらに好ましくは 800〜2000mLZmin (sccm) (ガス分圧で 14. 58 〜666. 50Paに相当する）である。
[0040] なお、この工程は必須ではな 、が、 Ti膜の酸ィ匕防止等の観点から実施することが 好ましい。
[0041] Ti膜成膜後または窒化処理後、チャンバ 1内をゲートバルブ 43を介して接続されて いる外部雰囲気と同様に調整した後、ゲートバルブ 43を開にして、搬入出口 42を介 して図示しな!、ウェハ搬送室へウェハ Wを搬出する。
[0042] このようにして、 Ti膜の成膜および必要に応じて窒化処理を所定枚のウェハに対し て行った後、チャンバ 1のクリーニングを行う。この処理は、チャンバ 1内にウェハが存 在しない状態で、チャンバ 1内に C1Fガス供給源 21から C1Fガス供給ライン 27を介
3 3
して C1Fガスを導入し、シャワーへッ 10を適当な温度に加熱しながらドライクリーニン
3
グを行うことにより行う。
[0043] ところで、前記 Ti膜の成膜条件は、電子シェーディング効果による素子のチャージ アップダメージを低減するために、従来の条件とは全く異なっており、そのため、膜質 均一性や成膜速度等が従来よりも劣ることがある。このようなデメリットを極力抑制する 観点からは、図 1の装置において、希ガス供給源 23にカ卩えて Arガス供給源および配 管を設け、第 1段階として、上記チャージアップダメージが生じ難い条件で Ti膜を成 膜し、チャージアップダメージが生じるおそれがなくなった際に、従来の TiClガス、
4
Hガス、 Arガスを用いた膜質均一性や成膜速度等が良好になる条件に切り替えて
2
第 2段階の成膜を行うことが好ましい。チャージアップダメージは、 Ti膜がウェハ全面 に形成された後は生じないので、 Ti膜がウェハ全面に形成された時点で第 2段階の 成膜条件に切り替えればよい。これにより、チャージアップダメージが生じ難い膜質 均一性の低い条件での成膜を最小限にして極力膜質均一性や成膜速度等が良好 になる条件で成膜処理を行うことができる。この第 2段階の条件としては、 TiClガス
4 流量： 12〜20mL/min(sccm)、 Hガス流量： 1000〜5000mL/min (sccm)、
2
Arガス流量： 1600〜2000mLZmin (sccm)が好ましい。
[0044] 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 TiClガスと Hガスと希ガスを同時に供給してプラズマ CVDを
4 2
行った場合について説明した力 本発明はこれに限定されない。例えば、 TiClガス
4 と Hガスと希ガスを供給する第 1ステップと、 Hガスと希ガスを供給する第 2ステップと
2 2
を交互に行う SFDプロセスを用いてもよい。代わりに、 TiClガスと希ガスを供給する
4
第 1ステップと、 Hガスと希ガスを供給する第 2ステップとを交互に行う ALDプロセス
2
を用いてもよい。 ALDプロセスでは第 2ステップのみプラズマを生成するようにしても よい。さらに、被処理基板としては、半導体ウェハに限らず例えば液晶表示装置 (LC D)用基板等の他のものであってもよい。
産業上の利用可能性
[0045] 本発明は、被処理基板の表面に Ti膜を成膜する Ti膜の成膜方法に適用可能であ る。

Claims

請求の範囲
[1] 一対の平行平板電極を有するチャンバ内に、間口径が 0. 13 m以下および Zま たはアスペクト比が 10以上のホールを有する被処理基板を配置する工程と、
TiClガスを含む処理ガスを導入しつつ前記平行平板電極の少なくとも一方に高
4
周波電力を供給してこれらの間にプラズマを形成する工程と、
前記ホールの底部に到達する前記プラズマにより前記処理ガスの反応を促進して 前記被処理体に Ti膜を成膜する工程と、
を具備する Ti膜の成膜方法であって、処理ガスとして TiClガスおよび Hガスおよび
4 2
Arガスよりも原子量が大きい希ガスを導入して前記プラズマが形成された際の前記 ホールの底部に到達するイオン量を低減しつつ Ti膜を成膜する。
[2] Ti膜成膜後、処理ガスとして NHガスおよび Hガスおよび Arより原子量の大きい
3 2
希ガスを導入してプラズマの存在下で Ti膜表面の窒化処理を行う請求項 1に記載の Ti膜の成膜方法。
[3] 前記窒化処理にお!、て、 Arより原子量の大き!/、希ガスの流量は 800〜2000mL
Zmin (sccm)またはガス分圧が 14. 58〜666. 50Paである請求項 2に記載の Ti膜 の成膜方法。
[4] Ti膜成膜後、処理ガスとして NHガスおよび Hガスおよび Arより原子量の大きい
3 2
希ガス Arガスを導入してプラズマを存在させずに Ti膜表面の窒化処理を行う請求項 1に記載の Tiの成膜方法。
[5] 一対の平行平板電極を有するチャンバ内に、間口径が 0. 13 m以下および Zま たはアスペクト比が 10以上のホールを有する被処理基板を配置する工程と、
TiClガスを含む処理ガスを導入しつつ前記平行平板電極の少なくとも一方に高
4
周波電力を供給してこれらの間にプラズマを形成する工程と、
前記ホールの底部に到達する前記プラズマにより前記処理ガスの反応を促進して 前記被処理体に Ti膜を成膜する工程と、
を具備する Ti膜の成膜方法であって、処理ガスとして TiClガスおよび Hガスおよび
4 2
Arガスよりも原子量が大きい希ガスを導入して前記プラズマが形成された際の前記 ホールの底部に到達するイオン量を低減しつつ第 1段階の成膜を行い、第 1段階の 成膜により被処理体の全面に Ti膜が成膜された時点で、処理ガスとして TiClガスお
4 よび Hガスおよび Arガスを導入して第 2段階の成膜を行って Ti膜を成膜する。
2
[6] コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記 憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項 1に記載の方法が行われるように成膜装 置を制御させるコンピュータ読取可能な記憶媒体。
[7] コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記 憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項 5に記載の方法が行われるように成膜装 置を制御させるコンピュータ読取可能な記憶媒体。
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